模型/视图架构概述

Qt的模型/视图架构是一种设计模式实现，用于将数据存储与数据显示分离开来。这种设计与MFC的文档/视图架构有相似之处，但更加灵活和强大。它是Qt区别于MFC的最重要特性之一，能大幅提高代码重用性和灵活性。

基本概念

模型/视图架构包含三个核心组件：

0. 模型(Model) - 负责数据存储和访问
1. 视图(View) - 负责数据展示
2. 代理(Delegate) - 负责数据项的编辑和自定义显示

与MFC文档/视图架构对比

MFC开发者会发现Qt的这种设计更符合现代软件开发理念，特别是在处理复杂的数据显示和交互时。

模型(Model)概念

模型是整个架构的核心，负责数据的存储和访问。Qt提供多种类型的模型，从简单的列表模型到复杂的关系数据库模型。

模型索引(QModelIndex)

QModelIndex是理解模型/视图架构的关键。它包含了定位数据项所需的全部信息：

• 行号：数据项的行
• 列号：数据项的列
• 父索引：对于层次数据，指定父项
• 模型指针：关联的模型

通过这种方式，视图可以访问任何模型中的任何数据项，而不需要了解模型的内部实现。

标准模型类型

Qt提供多种预定义模型：

QAbstractItemModel接口

所有Qt模型都从QAbstractItemModel派生。关键方法包括：

 // 获取模型结构信息
 virtual QModelIndex index(int row, int column, const QModelIndex &parent = QModelIndex()) const = 0;
 virtual QModelIndex parent(const QModelIndex &index) const = 0;
 virtual int rowCount(const QModelIndex &parent = QModelIndex()) const = 0;
 virtual int columnCount(const QModelIndex &parent = QModelIndex()) const = 0;
 
 // 获取和设置数据
 virtual QVariant data(const QModelIndex &index, int role = Qt::DisplayRole) const = 0;
 virtual bool setData(const QModelIndex &index, const QVariant &value, int role = Qt::EditRole);
 
 // 获取和设置元数据
 virtual QVariant headerData(int section, Qt::Orientation orientation, int role = Qt::DisplayRole) const;
 virtual bool setHeaderData(int section, Qt::Orientation orientation, const QVariant &value, int role = Qt::EditRole);
 
 // 插入和删除行列
 virtual bool insertRows(int row, int count, const QModelIndex &parent = QModelIndex());
 virtual bool insertColumns(int column, int count, const QModelIndex &parent = QModelIndex());
 virtual bool removeRows(int row, int count, const QModelIndex &parent = QModelIndex());
 virtual bool removeColumns(int column, int count, const QModelIndex &parent = QModelIndex());

数据角色(Role)

Qt通过"角色"概念区分数据的不同用途：

 // 主要角色
 Qt::DisplayRole        // 显示文本
 Qt::EditRole           // 编辑值
 Qt::DecorationRole     // 图标或装饰
 Qt::ToolTipRole        // 工具提示
 Qt::StatusTipRole      // 状态栏提示
 Qt::WhatsThisRole      // "这是什么"帮助
 Qt::SizeHintRole       // 尺寸提示
 
 // 外观角色
 Qt::FontRole           // 字体
 Qt::TextAlignmentRole  // 文本对齐
 Qt::BackgroundRole     // 背景色或图案
 Qt::ForegroundRole     // 前景色（文本颜色）
 
 // 辅助角色
 Qt::CheckStateRole     // 复选状态
 Qt::UserRole           // 自定义角色起点

使用角色是Qt模型/视图架构的一大优势，允许单个数据项包含多种信息。

自定义模型示例

创建一个简单的自定义表格模型：

 class PersonModel : public QAbstractTableModel
 {
     Q_OBJECT
 public:
     // 数据结构
     struct Person {
         QString name;
         int age;
         QString jobTitle;
     };
     
     PersonModel(QObject *parent = nullptr) : QAbstractTableModel(parent) {}
     
     // 添加数据
     void addPerson(const Person &person) {
         beginInsertRows(QModelIndex(), m_people.size(), m_people.size());
         m_people.append(person);
         endInsertRows();
     }
     
     // 必须实现的接口
     int rowCount(const QModelIndex &parent = QModelIndex()) const override {
         if (parent.isValid())
             return 0;
         return m_people.size();
     }
     
     int columnCount(const QModelIndex &parent = QModelIndex()) const override {
         if (parent.isValid())
             return 0;
         return 3; // 姓名、年龄、职位
     }
     
     QVariant data(const QModelIndex &index, int role = Qt::DisplayRole) const override {
         if (!index.isValid() || index.row() >= m_people.size())
             return QVariant();
             
         const Person &person = m_people.at(index.row());
         
         if (role == Qt::DisplayRole) {
             switch (index.column()) {
             case 0: return person.name;
             case 1: return person.age;
             case 2: return person.jobTitle;
             }
         }
         else if (role == Qt::TextAlignmentRole) {
             if (index.column() == 1) // 年龄居中对齐
                 return Qt::AlignCenter;
         }
         
         return QVariant();
     }
     
     QVariant headerData(int section, Qt::Orientation orientation, 
                         int role = Qt::DisplayRole) const override {
         if (role == Qt::DisplayRole && orientation == Qt::Horizontal) {
             switch (section) {
             case 0: return tr("姓名");
             case 1: return tr("年龄");
             case 2: return tr("职位");
             }
         }
         return QVariant();
     }
     
     // 支持编辑
     bool setData(const QModelIndex &index, const QVariant &value, 
                  int role = Qt::EditRole) override {
         if (!index.isValid() || index.row() >= m_people.size() || role != Qt::EditRole)
             return false;
             
         Person &person = m_people[index.row()];
         
         switch (index.column()) {
         case 0:
             person.name = value.toString();
             break;
         case 1:
             person.age = value.toInt();
             break;
         case 2:
             person.jobTitle = value.toString();
             break;
         default:
             return false;
         }
         
         emit dataChanged(index, index, {role});
         return true;
     }
     
     Qt::ItemFlags flags(const QModelIndex &index) const override {
         if (!index.isValid())
             return Qt::NoItemFlags;
         return Qt::ItemIsSelectable | Qt::ItemIsEditable | Qt::ItemIsEnabled;
     }
     
 private:
     QList<Person> m_people;
 };

视图(View)与代理(Delegate)

标准视图

Qt提供多种标准视图类，每种都专注于特定的数据展示方式：

视图的优势

Qt视图相对于MFC控件的优势：

0. 统一的数据接口 - 所有视图通过相同的接口访问模型
1. 内置排序和过滤 - 不需要额外代码实现排序和过滤
2. 自动同步 - 模型变化自动反映到所有连接的视图
3. 高度可定制 - 通过代理轻松实现自定义绘制和编辑
4. 统一的选择管理 - 标准化的选择模型和接口

便捷类

Qt还提供了集成了模型和视图的便捷类：

• QListWidget - 简单的项目列表
• QTableWidget - 简单的单元格表格
• QTreeWidget - 简单的树形数据

这些类适合简单场景，对于复杂场景应使用标准的模型/视图分离架构。

代理系统

代理是模型/视图架构的第三个关键组件，处理数据的编辑和自定义显示。

默认代理(QStyledItemDelegate)提供标准编辑功能，但可以通过自定义代理实现：

• 复杂的编辑器（如日期选择器、颜色选择器）
• 自定义数据显示样式
• 自定义编辑流程
• 特殊的数据验证

代理示例：自定义编辑器

 class RatingDelegate : public QStyledItemDelegate
 {
     Q_OBJECT
 public:
     RatingDelegate(QObject *parent = nullptr) : QStyledItemDelegate(parent) {}
     
     // 创建自定义编辑器
     QWidget *createEditor(QWidget *parent, const QStyleOptionViewItem &option,
                          const QModelIndex &index) const override {
         // 创建星级评分编辑器
         QSlider *slider = new QSlider(Qt::Horizontal, parent);
         slider->setRange(0, 5);
         slider->setTickPosition(QSlider::TicksBelow);
         slider->setTickInterval(1);
         return slider;
     }
     
     // 设置编辑器数据
     void setEditorData(QWidget *editor, const QModelIndex &index) const override {
         int value = index.model()->data(index, Qt::EditRole).toInt();
         QSlider *slider = static_cast<QSlider*>(editor);
         slider->setValue(value);
     }
     
     // 从编辑器获取数据
     void setModelData(QWidget *editor, QAbstractItemModel *model,
                      const QModelIndex &index) const override {
         QSlider *slider = static_cast<QSlider*>(editor);
         model->setData(index, slider->value(), Qt::EditRole);
     }
     
     // 自定义绘制
     void paint(QPainter *painter, const QStyleOptionViewItem &option,
               const QModelIndex &index) const override {
         // 检查是否为评分列
         if (index.column() != 2) {
             QStyledItemDelegate::paint(painter, option, index);
             return;
         }
         
         // 绘制背景
         if (option.state & QStyle::State_Selected)
             painter->fillRect(option.rect, option.palette.highlight());
         
         // 获取评分值
         int rating = index.data(Qt::DisplayRole).toInt();
         
         // 绘制星星
         int width = option.rect.width() / 5;
         int height = option.rect.height();
         for (int i = 0; i < 5; ++i) {
             if (i < rating) {
                 // 实心星星
                 painter->setBrush(Qt::yellow);
             } else {
                 // 空心星星
                 painter->setBrush(Qt::transparent);
             }
             
             QRect starRect(option.rect.x() + i * width, option.rect.y(),
                           width, height);
             painter->drawStar(starRect);
         }
     }
 };

高级功能

选择模型

Qt使用单独的QItemSelectionModel类管理选择状态，实现多视图间的选择同步：

 // 一个模型，两个视图
 QTableView *tableView = new QTableView();
 QListView *listView = new QListView();
 
 QStandardItemModel *model = new QStandardItemModel();
 // 设置模型...
 
 // 两个视图共享同一模型
 tableView->setModel(model);
 listView->setModel(model);
 
 // 两个视图共享同一选择模型，实现选择同步
 listView->setSelectionModel(tableView->selectionModel());

模型索引持久化

QModelIndex是临时对象，在模型变化时会失效。对于需要长期跟踪的项目，使用QPersistentModelIndex：

 void trackItem(const QModelIndex &index) {
     // 创建持久索引
     QPersistentModelIndex persistentIndex(index);
     
     // 存储索引，即使模型变化，此索引也能正确引用项目
     m_trackedIndices.append(persistentIndex);
 }

代理模型

代理模型可以在不修改原始模型的情况下调整数据表示：

 // 创建排序过滤代理模型
 QSortFilterProxyModel *proxyModel = new QSortFilterProxyModel();
 proxyModel->setSourceModel(sourceModel);
 
 // 设置过滤
 proxyModel->setFilterKeyColumn(0);  // 第一列
 proxyModel->setFilterRegExp("John"); // 包含"John"的项目
 
 // 设置排序
 proxyModel->sort(1, Qt::AscendingOrder); // 按第二列升序排序
 
 // 视图使用代理模型
 view->setModel(proxyModel);

模型链接

可以创建多层代理模型链，实现复杂的数据转换：

 // 原始数据模型
 QSqlTableModel *dataModel = new QSqlTableModel();
 dataModel->setTable("employees");
 dataModel->select();
 
 // 第一层代理：过滤
 QSortFilterProxyModel *filterModel = new QSortFilterProxyModel();
 filterModel->setSourceModel(dataModel);
 filterModel->setFilterKeyColumn(3); // 部门列
 filterModel->setFilterFixedString("IT"); // 只显示IT部门
 
 // 第二层代理：排序
 QSortFilterProxyModel *sortModel = new QSortFilterProxyModel();
 sortModel->setSourceModel(filterModel);
 sortModel->setSortRole(Qt::UserRole); // 自定义排序角色
 sortModel->sort(1, Qt::AscendingOrder); // 按第二列排序
 
 // 视图使用最终代理模型
 view->setModel(sortModel);

与MFC文档/视图架构的对比

架构比较

MFC的文档/视图架构提供了一个基本的框架，但Qt的模型/视图架构更加灵活和强大：

功能转换示例

MFC中，文档数据变更通常这样处理：

// MFC方式
void CMyDoc::SetData(int newValue)
{
    m_data = newValue;
    UpdateAllViews(NULL); // 通知所有视图更新
}

// 在视图中
void CMyView::OnUpdate(CView* pSender, LPARAM lHint, CObject* pHint)
{
    // 刷新视图
    Invalidate();
}

在Qt中，模型变化自动通知视图：

// Qt方式
void MyModel::setData(int row, int newValue)
{
    if (m_data[row] != newValue) {
        m_data[row] = newValue;
        // 自动通知所有连接的视图
        QModelIndex index = createIndex(row, 0);
        emit dataChanged(index, index);
    }
}

// 视图无需特殊处理，会自动更新

从MFC迁移的建议

0. 理解概念差异
1. Qt模型更像MFC的数据源，但提供了标准化接口
2. 代理在MFC中没有对应物，承担了自定义绘制的职责
3. 角色(Role)概念替代了MFC中多种特殊处理
4. 采用渐进式迁移
5. 先使用便捷类(如QTableWidget)快速迁移
6. 后续重构为完整的模型/视图分离架构
7. 逐步添加自定义代理增强用户体验
8. 重用模型
9. 为通用数据创建自定义模型
10. 利用代理模型实现过滤和排序
11. 在同一应用的多个部分共享模型
12. 利用标准模型
13. 使用QStandardItemModel替代简单集合
14. 使用QSqlTableModel替代ODBC/ADO数据库访问
15. 使用QFileSystemModel替代文件系统访问代码