基於Python與Qt的快速GUI程式設計

An Expression Evaluator in 30 Lines（30行程式碼的表示式計算器）

這個應用程式是採用30行程式碼（不包括空白行與註釋程式碼）編寫的一個完整的“對話方塊樣式”應用程式。“對話方塊樣式”表示這個應用程式沒有選單欄，通常也沒有工具欄或者狀態列，常見的情況是有一些按鈕控制元件，但沒有中心視窗控制元件（central widget）。相應地，“主視窗樣式”應用程式通常有選單欄、工具欄、狀態列，在一些情況下也有按鈕；並且它們擁有中心視窗控制元件（能容納其他控制元件）。我們將在第6章學習“主視窗樣式”應用程式。

這個應用程式使用了兩個控制元件：QTextBrowser控制元件，是一個具有隻讀屬性的多行文字框，它可以顯示純文字與HTML文字；QLineEdit控制元件，是一個只能顯示純文字的單行文字框。PyQt中控制元件使用的所有文字都採用Unicode編碼，如果有必要，它們可以被轉換成其他編碼。

計算器應用程式（如圖4.3所示）的呼叫方式和其他常規的GUI應用程式一樣，通過滑鼠點選（或者雙擊，取決於作業系統平臺與設定）它的程式圖示。（當然它也可以通過控制檯啟動執行）。一旦應用程式執行，使用者可以在行編輯框中簡單地輸入數學表示式，當使用者按下回車(Enter)鍵，表示式與它的結果會以追加模式顯示在QTextBrowser控制元件中。任何由於無效的表示式或者無效的數學運算（例如被零除）引起的異常將會轉變成錯誤訊息，並追加在QTextBrowser中顯示。

如同上一節一樣，我們將分塊去瀏覽整個程式碼。這個例子所遵循的模式是我們在以後所有的GUI應用程式開發中使用的模式：“窗體”採用一個類來表示，響應使用者互動的行為由“方法”來處理，“主程式”部分儘可能的保持簡潔。

因為我們在做數學計算，並不想遇到任何的諸如除法截斷等意外情況，因此我們採用浮點數除法。通常我們匯入非PyQt模組時採用import moduleName語句，但因為我們想使用所有的math包裡的函式與常量，因此我們簡單地把math包裡所有的內容都匯入到當前名稱空間。與上一節例子中一樣，我們匯入sys模組來獲取sys.argv引數列表，同時我們從QtCore與QtGui模組中匯入所有內容。

正如我們所見，任何一個控制元件都可以作為頂級窗體。但大多數情況下，我們通過子類QDialog或者QMainWindow建立頂級窗體，有時候我們也採用QWidget。QDialog和QMainWindow，以及所有的PyQt控制元件，都是從QWidget派生出來的，它們都屬於Python中的新式類。通過繼承QDialog類我們可以得到一個空白的視窗，即一個灰色的矩形視窗，它只具有一些簡單的行為或者方法。例如，如果使用者點選關閉的X按鈕，對話方塊會關閉。預設情況下，當控制元件被關閉時，它僅僅只是隱藏了，當然，我們也可以改變這一行為，這將在以後的章節中介紹。

我們傳遞給Form類的初始化方法__init__()預設的引數parent為None值，並採用super()方法進行初始化。如果一個窗體控制元件沒有父類，那麼這個控制元件就是一個頂級窗體，在這個例子中正是我們希望的。接下來我們建立兩個控制元件，並且儲存它們的引用以便以後我們在__init__()外部可以訪問它們。因為我們沒有傳遞父類給這兩個控制元件，似乎它們會成為頂級窗體——這是沒有意義的。我們將簡單地介紹它們是如何在初始化過程中獲取父類的。我們給QLineEdit提供一個初始顯示文字，並選取全部文字，這樣做可以保證當使用者開始輸入時，我們提供的初始文字被替換。

我們希望窗體控制元件垂直的顯示，一個在另一個上方。這可以通過建立一個QVBoxLayout佈局並新增這兩個窗體控制元件實現，然後設定好窗體的佈局。如果你執行程式並改變窗體的大小，會發現增加的垂直空間被分配給了QTextBrowser控制元件，兩個控制元件都會沿水平方向增長。這是通過佈局管理器自動實現的，也可以通過設定佈局進行調整。

使用佈局的一個重要的作用是PyQt自動代理所有被展示的控制元件。因此，儘管我們沒有定義控制元件的父類為主窗體，但當我們呼叫setLayout()函式時，佈局管理器會擁有控制元件的所有權，同時將自己的所有權給主窗體，此外，它也會擁有它內部的佈局管理器的所有權。這表示所有被展示的控制元件都不是頂級窗體，它們都擁有父類，這也是我們希望看到的。所以當主程式被釋放時，它的所有的子控制元件和佈局管理器都會以正確的順序被釋放。

窗體中的控制元件的佈局可以有多久方式。我們可以使用resize()或者move()函式來定義它們的絕對大小和位置；也可以重新執行resizeEvent()函式來自動計算它們的大小和位置，或者使用PyQt的佈局管理器。使用絕對大小或者位置非常的麻煩。一方面，我們需要進行大量的人工計算，另一方面，如果我們改變了窗體的佈局，我們需要重新進行所有的計算。自動計算控制元件的大小與位置是一個更好的方式，但我們同樣需要編寫大量的計算程式碼。

使用佈局管理器讓一切事情變得簡單。佈局管理器非常的智慧：它們自動地適應調整大小事件和內容改變。任何人如果使用過不同版本的Windows的對話方塊，會很感謝對話方塊可改變大小所帶來的好處，因為當使用者的內容太大時，使用小的而且不可改變大小的對話方塊會帶來非常多的不方便。對於國際化應用程式需要根據語言調整內容時，佈局管理器也可以讓事情變得簡單，而不用擔心如果翻譯過後的語言長度大於原始的語言時被截斷。

PyQt提供三種佈局管理器：垂直佈局管理器，水平佈局管理器以及網格佈局管理器。佈局管理器可以巢狀，這讓非常複雜的佈局也變成可能。還有其他的佈局方式，例如使用splitter或者tab控制元件。所有的這些方式都會在第9章更深入地介紹。

出於對使用者使用上的方便，我們在程式執行的開始將焦點設定為QLineEdit控制元件；可以通過呼叫setFocus()函式實現，這必須在設定好佈局管理器後呼叫。

函式connect()的呼叫我們將在以後的章節中深入地介紹。目前只要知道每一個控制元件（或者一些其他的QObject）通過傳送一個“訊號（signals）”來宣告它們的狀態改變就足夠了。這些訊號（與Unix系統的訊號沒有任何關係）通常被忽略。然而，當我們選擇關注我們感興趣的那些訊號時，我們可以通過這個方式識別我們想要知道的那些QObject物件，它們傳送出的訊號是我們感興趣的，當訊號發出時，我們希望執行哪些函式或者方法。

在這個例子中，當使用者在QLineEdit中按下“回車（Enter）”鍵時，會觸發returnPressed()訊號，因為呼叫了connect()函式，當觸發訊號時，用呼叫updateUi()方法。我們將在一會看到發生了什麼改變。

最後一件事是通過__init__()函式來設定窗體的標題。

正如我們一會將看到，窗體被建立並且呼叫了show()方法。一旦事件迴圈開始，窗體會顯示出來——沒有更多的事情發生。應用程式只是簡單地執行事件迴圈，等待使用者點選滑鼠或者按下按鍵。一旦使用者開始互動，它們互動的結果將被處理。因此如果使用者輸入一個表示式，QLineEdit控制元件會關注使用者輸入的內容，一旦使用者按下“回車（Enter）“鍵，我們定義的updateUi()方法將被呼叫。

當呼叫updateUi()時，首先解析QLineEdit中的文字字元，然後將其轉換為unicode物件。接下來我們利用Python自帶的eval()函式來計算字元表示式的結果。如果成功，將追加該字元表示式，等號符號和用粗體顯示的表示式結果到QTextBrowser物件中。儘管我們通常會盡快地將QStrings物件轉換為unicode物件，我們仍然可傳遞QStrings、unicode和strs物件到PyQt方法中，該方法期望的物件是QStrings物件，但PyQt會自動完成必要的轉換。如果任何異常發生，相應地，我們追加一個錯誤訊息。使用catch-all-except程式碼塊通常並不是很好的方式，但在這個30行的程式程式碼中它是合理的。

通過使用eval()函式我們可以避免所有的解析與錯誤檢查工作，而如果使用編譯型語言，這部分工作需要我們自己去實現。

現在我們定義好了Form類，在calculate.pyw檔案的最後，我們建立一個QApplication物件以及一個Form類的例項form，增加一個繪圖的計劃，並開始事件迴圈。

這就是完整的應用程式。然而一切並沒有結束。我們並沒有說明如何去終止應用程式，但因為我們的form是從QDialog物件派生出來的，它繼承了某些行為。例如，如果使用者點選窗體的關閉按鈕X，或者使用者按下了Esc按鍵，窗體form會關閉。當窗體form關閉時，它是隱藏著的。PyQt會自動檢查應用程式是否有非隱藏的窗體，以及是否有進一步互動的可能。如果沒有，那麼會釋放掉整個窗體form並終止應用程式。

在一些情況下，我們希望在窗體不可見的情況下讓應用程式繼續執行——例如，伺服器。在這些情況下，我們可以呼叫QApplication.setQuitOnLastWindowClosed(False)函式來實現。

在Mac OS X，或者一些X Windows的視窗管理器例如twm中，本節中的例子並沒有關閉按鈕，在Mac平臺上，選擇選單欄的Quit選單也不起作用。在這個情況下，可以按下Esc鍵來終止應用程式，或者使用Command+.來終止。考慮到這一點，對於在Mac或者使用如twm作為視窗管理器的作業系統平臺上開發GUI應用程式時，最好提供一個Quit按鈕。為對話方塊增加按鈕將在本章的最後一節介紹。

本例子的完整程式碼為：