前言

本系列介绍如何在 Python 中使用 Qt for Python 进行 GUI 应用程序开发。

• 第一篇文章：Qt for Python学习笔记—简介
• 第二篇文章：Qt for Python学习笔记—搭建开发环境
• 第三篇文章：Qt for Python学习笔记—应用程序初探
• 第四篇文章：Qt for Python学习笔记—应用程序再探
• 第五篇文章：Qt for Python—Qt Designer 概览
• 第六篇文章：Qt for Python—可视化开发GUI应用程序

本文是《Qt for Python 学习笔记》系列第七篇，对 Qt for Python 的布局管理相关概念（包括布局简介、部件定位机制、布局类、标准布局管理器、自定义布局管理器等）进行简单介绍，让读者对 Qt for Python 布局管理有个概要的认识。

1. 布局简介

1.1 术语

在开始介绍布局之前，让我们先来回顾一下几个术语概念：

• GUI ：是Graphical User Interface 的英文简称，中文名称图形用户界面（或图形用户接口），是指采用图形方式显示的计算机操作用户界面。
• Widget：中文名称部件（也称组件、控件），部件是用于创建 GUI 的图形界面元素（如：按钮、标签、文本框等），部件可以显示数据和状态信息、接受用户输入和提供组织其他部件的容器。
• Window：中文名称窗口，Qt 中通常把没有嵌入到父级部件的部件称为窗口。
• Form：中文名称窗体，本文是指 GUI 窗口的统称。
• Layout：中文名称布局，布局可以通过一种高雅而灵活的方式来自动把子部件组织到它们的容器中。布局根据可用空间自动进行定位和尺寸分配（每个部件通过 sizeHint 和 sizePolicy 属性向布局提供尺寸需求）。
• Layout Item：中文名称布局项目，指由布局管理的元素，包括 QWidget 部件、QLayout 、QSpacerItem、QLayoutItem 等。

1.2 布局

桌面应用程序 GUI 窗口实际上就是一堆部件的叠放（通常使用层叠方式，将众多部件进行叠加放置）。我们创建一个部件（如窗体），然后把菜单栏、工具栏、按钮、标签等部件等放置在该部件（如窗体）上，这样就完成了一个窗口。

当一个窗口中叠放的部件比较多且复杂时，如果不进行一定的规划，会让整个窗口显得杂乱无序，不便于用户操作使用，也不便于设计开发人员后期的程序维护。因此我们在设计桌面应用程序界面时，通常需要进行布局考虑。

布局用于规划和设定一定的窗体空间范围，来实现范围内各个区域的功能分隔，能让设计开发人员和最终用户快速理解各个区域的功能，方便使用和维护。

1.3 窗口区域

桌面应用程序 GUI 主窗口通常会被分成若干个区域（如菜单栏、工具栏、状态栏、中心部件区域、停靠部件区域等），如下图示。

以本系列刚介绍的 Qt Designer 应用程序窗口界面（如下图示）为例，可以看到主窗口界面除了“窗口标题栏和边框”区域外，共划分成了8个区域（菜单栏、工具栏、状态栏、窗口部件盒、窗体编辑器、对象检查器、属性编辑器、信号/槽编辑器）。

2. 部件定位机制

当在窗口中放置部件时，部件的位置就非常重要了。必须知晓部件放置的准确位置，才能让窗口按照需要的方式进行渲染。这就涉及到了部件的定位机制。

Qt 提供了两种部件定位机制：绝对定位和布局定位。

2.1 绝对定位机制

绝对定位是一种原始的定位方式：首先要明确待放置部件的坐标值（x, y）和尺寸（宽、高），这样 Qt 就知道该把组件放在哪里以及如何设置组件的尺寸。

绝对定位非常简单、直观和易于理解掌握，但是存在一个问题：当用户改变了窗口大小（比如使用鼠标拖动窗口边缘进行拉伸操作）时，采用绝对定位的组件仍然保持原状（原位置、原尺寸），而不会有任何响应（如随着窗口同步改变尺寸等）。

存在这样的问题是正常的，因为如果程序代码中未做特殊处理，那么在窗口变化时，Qt 并不知道部件是否需要（对自己的位置和尺寸）进行更新以及如何更新。

解决这类问题通常有两种方法：

• 方法一：可以在程序中设置禁止改变窗口大小。这种方法比较简单，但通常并不可取。
• 方法二：可以在程序中专门对发生窗口大小改变时调用自定义的部件更新函数，让部件按照一定的规则完成随窗口大小变化而同步更新。

2.2 布局定位机制

针对绝对定位机制的不足，Qt 提供了布局定位机制（也称布局系统）来加以解决。

布局定位机制提供了一种简单而强大的方法，可以将各部件放置到某一种布局，布局会自动对各部件进行排列（自动定位和设置尺寸），以确保它们充分利用可用空间。当窗口大小发生变化时，布局也会自动定位和调整部件的尺寸。

所有 QWidget 的子类都可以使用布局来管理其子类。可以通过部件的 setLayout(QLayout) 方法将指定布局应用于其自身。此时，该指定布局将负责：子部件的定位、合理的窗口默认大小、合理的窗口最小尺寸、调整尺寸处理、当内容发生变化时自动更新（子部件的字体大小、文本或其他内容，隐藏或显示子部件、移除子部件）等任务。

3. 布局管理概述

3.1 Qt 的布局类

Qt 的布局类为了简单起见，允许以像素为单位指定度量值，因此它们易于理解和使用。使用 Qt Designer 创建的窗体，其生成的代码也使用布局类。

Qt 主要的布局类及说明如下：

• QGraphicsAnchorLayout：该类提供了一种布局，可以在图形视图将各部件锚定在一起。
• QGraphicsAnchor：该类表示 QGraphicsAnchorLayout 中两个项目（item）之间的锚点。
• QBoxLayout：该类水平或垂直排列各子部件。
• QHBoxLayout：该类水平排列各部件。
• QVBoxLayout：该类垂直排列各部件。
• QFormLayout：该类按照表单格式（“标签+字段”对）布置各部件。
• QGridLayout：该类在网格中布置各部件。
• QLayout：该类是几何管理器的基类。
• QLayoutItem：该类提供了 QLayout 操纵的抽象项目（item）。
• QSpacerItem：该类在布局中提供空白。
• QWidgetItem：该类表示部件的布局项目（item）。
• QSizePolicy：该类是一个布局属性，描述了水平和垂直大小调整策略。
• QStackedLayout：该类提供了堆叠的部件的布局，任一时刻仅最顶层部件可见。
• QButtonGroup：该类提供了一个容器，用于组织各按钮部件的分组。
• QGroupBox：该类提供一个带有标题的分组框架。
• QStackedWidget：该类提供了堆叠的部件，任一时刻仅最顶层部件可见。

3.2 标准布局管理器

Qt for Python 提供了一组布局管理类，这些类被用于描述如何在应用程序的用户界面中布置部件。当可用空间发生变化时，这些布局将会自动定位和调整所包含的组件的尺寸，以确保它们布局的一致性和整个用户界面保持可用。

Qt for Python 提供了以下几种标准布局管理器供开发者选用：

• 盒式布局（QBoxLayout）：该布局包括两个子类（水平布局和垂直布局）：

——(1) 水平布局管理器（QHBoxLayout）：将布局内的各部件沿水平方向（从左到右）排列；

——(2) 垂直布局管理器（QVBoxLayput）：将布局内的各部件沿垂直方向（从上到下）排列；

• 网格布局管理器（QGridLayout）：将布局按照网格（类似表格）划分，布局内的各部件排列在不同行列的单元格中；
• 表单布局管理器（QFormLayout）：将布局按照表单格式（“标签+字段”对）列示部件；
• 栈式布局管理器（QStackedLayout）：层叠的布局，允许将多个部件按照Z轴方向堆叠，但任一时刻只能是最顶层的部件可见。

Qt for Python 提供的标准布局管理类的继承关系如下图示：

上图中 QLayoutItem 和 QLayou 类是抽象类，通常只有当设计自定义的布局管理器时才会使用到。最常使用的是 QLayout 类的几个子类（标准布局管理器）。

在窗口上利用布局管理器对各部件进行布局的基本步骤参考如下：

• Step1：创建一个窗口部件对象；
• Step2：创建一个布局对象；
• Step3：创建（待放置的）相关部件对象；
• Step4：将相关部件逐一添加到布局对象上；
• Step5：将该布局对象设置为窗口部件的布局管理器。

3.3 自定义布局管理器

Qt 还允许开发者自己定义布局管理器。

QLayoutItem 类是布局类的基类，它描述了 QLayout 布局中的项目信息；在自定义管理器时通常会使用该类及其3个子类（如下）：

• QLayout 类：自定义布局管理器通常直接继承自 QLayout 类。
• QSpacerItem 类：该类主要用来创建一个空白项目，以使布局看起来更合理。
• QWidgetItem 类：该类主要作用是可以根据 QWidget 部件产生一个可由布局管理的 QWidgetItem 对象。

要编写自定义布局管理器（即：自定义布局类），通常需要定义如下内容：

• 一种数据结构，用于存储布局处理的项目（item）。每个项目都是一个 QLayoutItem；
• addItem() 方法：实现向布局添加各项目；
• setGeometry() 方法：实现设置几何管理；
• sizeHint() 方法：实现布局的默认尺寸；
• itemAt() 方法：实现遍历布局；
• takeAt() 方法：实现从布局中移除各项目。
• 以及其他方法。

注：有关自定义布局管理器的更多内容会在后续文章专门加以介绍。

3.4 Qt Designer【窗口部件盒】中跟布局相关的部件

可视化界面设计工具 Qt Designer 中的【窗口部件盒】中跟布局有关的部件包括3个分组类别：

• 布局分组类别（Layouts）：包含4种标准布局管理器。

• 间隔分组类别（Spacers）：包含类似弹簧的水平、垂直间隔。

• 容器分组类别（Containers）：包含多种可用作容器的部件。

结束语

本文是《Qt for Python 学习笔记》系列第七篇，简单介绍了 Qt for Python 的布局管理概念（包括布局简介、部件定位机制、布局类、标准布局管理器、自定义布局管理器等），让读者对 Qt for Python 布局管理有个初步的认识。

接下来会介绍 Qt for Python 布局管理中的绝对布局（含坐标系统、窗口几何管理、示例代码），敬请期待！

希望本文能对您有所帮助！若文中存在疏忽不足或错误，还请不吝赐教！