Qt Model/View 学习(2) - QModelIndex索引模型数据

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#qt #c++ #mvc

本文深入探讨Qt中的Model/View框架，重点介绍了Model相关类及其核心——QAbstractItemModel。此外，还详细解析了QModelIndex的使用方法，帮助读者更好地理解和使用Qt的Model/View框架。

目录

0. 前言

上一篇文章讲了Qt中Model/View框架的起源（和给人的优越感 ），以及它大概是怎么个思路，最后花了不少篇幅讲了为什么要使用Model/View，现在想想多是在给自己打气，好坚持学下去👻。

本文开始介绍有关函数接口了，既然数据Data是用户自定义的，那就从Model开始介绍。

系列文章回顾：
Qt Model/View 学习(1) - 是什么和为什么？

1. Model有关类

先上一张Qt有关Model类的UML类图，空心箭头表示泛化关系，也就是派生类指向基类。如果想了解更多一点关于UML类图的知识，可以移步这篇文章。
在这里插入图片描述
图中C位自然是QAbstractItemModel了，它继承自QObject获得了信号和槽机制，派生出了诸多Model类，但其中核心就2个：

  • QAbstractListModel：提供一维矩阵模型的抽象基类；既然是抽象类，那我们只能派生自己的类才能使用；
  • QAbstractTableModel：提供表格模型的抽象基类；

其它的有：

  • QFileSystemModel：提供本地文件系统的数据模型，使用场景十分受限，也可以先不用过多理会；
  • QAbstractProxyModel：提供排序、过滤、或其它数据处理任务的代理模型，暂时可以不用过多理会；
  • QStandardItemModel：提供了一种使用控件的Model类，换言之，它Model了，但没有完全Model，在学习Model/View的路上可以不用过多理会；
  • QDirModel：官方建议使用性能更好的QFileSystemModel，那可以不用过多理会；

所以，虽然继承树似乎内容庞大，但我们只要搞懂QAbstractListModel和QAbstractTableModel这俩，就能掌握Model的精髓了，好耶！

而这俩，从名字看就很简单：一个一维数组一个二维数组，而且打开这两个类的文档，篇幅极少，滚动条那么大一个，就这？

在这里插入图片描述

2. Model索引：QModelIndex

先别着急膨胀，QAbstractListModel和QAbstractTableModel的文档内容少是因为大部分内容都在QAbstractItemModel中实现了，而打开QAbstractItemModel类的文档就又有些劝退了……

不过换言之，只要掌握了QAbstractItemModel，就能掌握Model的精髓了。

后续将用 “Model类” 来指代从 QAbstractItemModel派生的类；

在上一篇文章中讲过，Model是对数据的解析模型，比如20个散装变量，可以被解析成一个4*5的矩阵。而如何去索引矩阵中的数据就是重点了，这需要介绍本小节的主角QModelIndex了，先上一张图：
在这里插入图片描述
以下是核心解释，看完这里基本就掌握索引了：

  1. QModelIndex是Model类的索引，基本特征是二维索引，通过row()和column()方法获取其位置；

  2. 但它不是纯二维索引，还提供了parent()和child()方法获取上层节点和下层节点。还提供了sibling()方法，提供row和column的偏移量来获取同一层的兄弟节点；

  3. 一般使用Model类的createIndex()方法创建索引，需要提供row，column和parent；

  4. 使用构造函数创建的QModelIndex对象是无效的，无效索引通常被用于指代最顶层对象的parent节点，可通过isValid()方法来判断是否有效，有效表示该对象是某个Model对象的有效索引；

  5. 要获取一个Model类的索引时，使用index()方法获取，但很遗憾该接口一般不是公开的；

    如果设为公开，或许会比较破坏封装性；

  6. QModelIndex对象最好是随用随取，不要指望某个QModelIndex在调用了其它Model函数之后还能起作用，这里暗示QModelIndex是“对位不对人”的，如果希望“对人不对位”，可以使用QPersistentModelIndex类；

    但尽管使用QPersistentModelIndex类也最好先用isValid()断一下，因为有可能索引的对象人没了。

最后再补一嘴，为什么Model类的索引被设计成这样？

简单来说，为了适应常见的数据结构：树结构 和 矩阵结构。QModelIndex的行和列索引使其能够支持矩阵结构，parent()和child()接口使其能够支持树结构。

下图是官方用来说明三种常用模型（列表、表格、树）的图。放到这里来参考的原因是QModelIndex的表示能力是大于以下三种模型的，因为每个QModelIndex对象都可以作为parent，对于每个parent，都可以索引其二维孩子child。
在这里插入图片描述
搞清楚如何索引之后，Model类基本就 攻略了30% 了，是不是很简单呢？

3. 小结

  1. Model类主要搞懂QAbstractItemModel即可，搞明白之后由该类派生的QAbstractListModel和QAbstractTableModel也会很容易理解；
  2. Model类主要是完成原始数据到模型的映射，所以如何索引模型数据是关键，Qt中采用QModelIndex类来索引模型数据；
  3. QModelIndex类提供了行、列、父、子、兄弟的接口，以此实现对常见的矩阵结构和树结构原始数据的支持。

如有错误欢迎指正，共同进步~

今天你学废了吗？

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<think> 我们正在讨论Qt的Model/View模式的数据交互原理及方式。根据之前的引用和讨论，我们可以总结如下： Qt的Model/View架构遵循MVC（Model-View-Controller）设计模式，但将Controller的功能并入View，因此主要分为Model（数据模型）和View（视图）两部分，而委托（Delegate）则负责控制数据的显示和编辑方式。 ### 数据交互原理 1. **模型（Model）**：负责管理数据，提供标准接口供视图和委托访问数据。所有模型都继承自`QAbstractItemModel`（或其子类，如`QAbstractListModel`、`QAbstractTableModel`）。 2. **视图（View）**：负责显示模型中的数据，并处理用户交互。视图通过模型索引（`QModelIndex`）来访问模型中的数据项。 3. **委托（Delegate）**：负责渲染数据项（在视图中绘制）和提供编辑控件（当用户编辑数据项时）。委托是连接视图和模型编辑操作的桥梁。 ### 数据交互方式 #### 1. 从模型到视图（数据显示） - 视图通过调用模型的`data()`函数获取数据，该函数需要传入一个`QModelIndex`（模型索引）和一个角色（如`Qt::DisplayRole`用于显示文本，`Qt::EditRole`用于编辑）。 - 模型根据索引和角色返回相应的数据（以`QVariant`形式）。 - 视图在需要绘制某个数据项时，会调用委托的`paint()`方法（如果自定义了委托，可以重写此方法来自定义绘制），而委托在绘制时又会调用模型的`data()`来获取数据。 #### 2. 从视图到模型（数据修改） - 当用户通过视图编辑数据时，视图会调用委托的`createEditor()`创建编辑控件（如文本框、下拉框等）。 - 委托的`setEditorData()`方法被调用，将模型中的数据（通过`data(Qt::EditRole)`获取）设置到编辑控件中。 - 用户编辑完成后，委托的`setModelData()`方法被调用，将编辑控件中的数据提取出来，并通过调用模型的`setData()`函数将新数据写回模型。 - 模型在数据被修改后，会发出`dataChanged()`信号，该信号被视图接收，视图会更新显示。 #### 3. 模型索引（QModelIndex） - `QModelIndex`是模型数据项的索引，它包含行号、列号和一个指向父索引的指针（用于树形结构）。通过`QModelIndex`，我们可以定位到模型中的特定数据项。 - 模型索引由模型创建（通过`index()`函数），视图和委托使用模型索引来请求数据或修改数据。 #### 4. 信号与槽的通信 - 当模型的数据发生变化（如通过`setData()`修改了数据项）时，模型会发出`dataChanged()`信号，视图接收到这个信号后会更新相应的显示区域。 - 当模型的结构发生变化（如插入或删除行/列）时，模型会发出相应的信号（如`rowsInserted()`、`rowsRemoved()`等），视图会相应地调整其显示。 ### 示例：使用自定义模型和视图 以下是一个简单的示例，展示如何使用模型和视图进行数据交互： ```cpp // 创建模型（这里使用QStandardItemModel作为示例） QStandardItemModel model(4, 2); // 4行2列 // 填充数据 for (int row = 0; row < 4; ++row) { for (int col = 0; col < 2; ++col) { QModelIndex index = model.index(row, col, QModelIndex()); model.setData(index, QVariant(row * col)); } } // 创建视图并设置模型 QTableView tableView; tableView.setModel(&model); // 显示视图 tableView.show(); ``` ### 自定义委托的关键方法 在自定义委托时，为了确保数据同步，需要重写以下方法（如之前所述）： - `createEditor()`：创建编辑控件。 - `setEditorData()`：将模型数据加载到编辑器（M→D）。 - `setModelData()`：将编辑后的数据保存回模型（D→M）。 - `updateEditorGeometry()`：调整编辑器在视图中的位置。 ### 注意事项 - 如果模型是代理模型（如`QSortFilterProxyModel`），在委托中需要将视图传递过来的索引映射到源模型（使用`mapToSource()`），然后再操作源模型。 - 模型在修改数据后必须发出`dataChanged()`信号，否则视图不会更新。 ### 引用说明 - 引用[1]提到，Qt提供了一些便利类（如`QListWidget`、`QTreeWidget`、`QTableWidget`），它们内部集成了模型和视图，使用方便但灵活性较低。对于复杂的数据管理，推荐使用Model/View架构[^1]。 - 引用[2]介绍了`QModelIndex`的结构和用途，它是模型和视图之间数据交互的桥梁[^2]。 - 引用[3]说明了Qt中模型类的层次结构，以及常用的模型类[^3]。 - 引用[4]展示了一个定时更新数据并通知视图的示例，通过发射`dataChanged()`信号来更新视图[^4]。 ### 总结 Qt的Model/View模式通过模型、视图和委托的分离开放，提供了灵活的数据管理方式。数据交互的核心在于模型索引（`QModelIndex`）和模型提供的接口（`data()`和`setData()`），以及委托在编辑过程中的中介作用。通过信号与槽机制，模型和视图之间实现了数据的同步更新。 ### 相关问题 1. 在自定义模型中如何实现`data()`和`setData()`方法？ 2. 如何使用代理模型（如`QSortFilterProxyModel`）对数据进行排序和过滤？ 3. 如何在树形结构（TreeView）中实现数据的动态加载？ 4. 如何提高Model/View在大数据量下的性能？ [^1]: Qt 的Model/View。 许多便利类都源于标准的view类，它们方便了那些使用Qt中基于项的view与table类，它们不应该被子类化， 它们只是为Qt 3的等价类提供一个熟悉的接口。这些类有QListWidget,QTreeWidget,QTableWidget,它们提供了如Qt 3中的QListBox, QlistView,QTable相似的行为。这些类比View类缺少灵活性，不能用于任意的models,推介使用model/view的方法处理数据。 [^2]: qt中model/view介绍。使用场景：常在含有用户界面的程序中使用该框架 框架分析之QModelIndex索引 model是用来存储数据的，view是用来显示数据的，二者是通过QModelIndex索引来建立联系。 class Q_CORE_EXPORT QModelIndex { friend class QAbstractItemModel; ... int r; // model中某个子数据项的行数(row) int c; // model中某个子数据项的列数(column) quintptr i; // model中某个父数据项的id(用于tree model) const QAbstractItemModel *m; // 记录模型，便于访问数据 inline QModelIndex parent() const; // 记录该父索引 }; [^3]: Qt的Model/view模式。所有的item models都基于QAbstractItemModel类，该类为item模型提供了一个抽象接口，定义了item模型一定能用于与model/view结构的其他组件进行交互操作的标准化接口；该类不支持被实例化，需要将其子类化来创建新模型。 如果需要一个模型用于项目视图，如QML的ListView元素，或C++小部件QListView或QTableView，需要子类化QAbstractListModel或QAbstractTableModel，而不是该类。 另，QStringListModel用于存储简单的QString列表。 QStandardItemModel管理复杂的树形数据结构，每项可包含任意数据项。 QDirModel存储文件目录信息，以及QSqlQueryModel，QSqlTableModel、QSqlRelationTableModel用来访问管理数据库。 [^4]: 数据变化时通知视图类：数据发生改变→模型类发出dataChanged信号→视图类中的槽函数就会被调用 TreeModel::TreeModel() { ... timer = new QTimer(this); timer->setInterval(1000); connect(timer, SIGNAL(timeout()) , this, SLOT(timerHit())); timer->start(); } //槽函数 void TreeModel::timerHit() { numbers[14] = ( numbers[14] + 1 ) % 60; numbers[6] = numbers[14]+ numbers[13]; numbers[2] = numbers[6] + numbers[5]; numbers[0] = numbers[2] + numbers[1]; QModelIndex idx_14 = createIndex(1,0,14); QModelIndex idx_6 = createIndex(1,0,6); QModelIndex idx_2 = createIndex(1,0,2); quintptr id = 0; QModelIndex idx_0 = createIndex(0,0,id); emit dataChanged(idx_14, idx_14); emit dataChanged(idx_6, idx_6 ); emit dataChanged(idx_2, idx_2 ); emit dataChanged(idx_0, idx_0 ); } </think> ### Qt Model/View 模式数据交互原理及方式详解 Qt 的 Model/View 架构基于经典的 MVC（Model-View-Controller）设计模式，但将 Controller 功能并入 View 和 Delegate 中，形成以下核心组件： #### 1. **核心组件关系** $$ \begin{array}{ccc} \text{Model} & \xrightarrow{\text{数据存储}} & \text{View} \\ \uparrow \scriptsize{\texttt{委托}} & & \downarrow \scriptsize{\texttt{显示}} \\ \text{Delegate} & \xleftarrow{\text{用户交互}} & \text{User} \end{array} $$ #### 2. **数据交互原理** 1. **模型索引(QModelIndex)** - 核心数据结构：`(row, column, parent_id, model_ptr)`[^2] ```cpp QModelIndex index = model->index(row, col, parentIndex); QVariant data = model->data(index, Qt::DisplayRole); ``` - 实现模型与视图解耦：视图通过索引访问数据，无需知道存储细节 2. **数据流向控制** - **Model → View**： 视图通过`data()`方法请求数据，模型根据索引返回`QVariant` - **View → Model**： 用户修改数据 → 委托调用`setModelData()` → 模型`setData()`更新存储 3. **变更通知机制** ```cpp // 模型数据变更后必须触发信号 void MyModel::updateData() { emit dataChanged(topLeftIndex, bottomRightIndex); // 关键通知[^4] } ``` - 视图自动连接`dataChanged`信号更新显示区域 - `rowsInserted/rowsRemoved`信号处理结构变化 #### 3. **标准交互接口** | 组件 | 关键方法 | 作用说明 | |-------------|------------------------------|------------------------------| | **Model** | `data(index, role)` | 提供显示/编辑数据 | | | `setData(index, value, role)`| 接收修改后的数据 | | **View** | `setModel(model)` | 绑定数据源 | | | `openPersistentEditor()` | 启动编辑模式 | | **Delegate**| `createEditor()` | 创建编辑控件 | | | `setEditorData()` | 加载模型数据到编辑器(M→V) | | | `setModelData()` | 保存编辑器数据到模型(V→M) | #### 4. **数据角色(Roles)机制** ```mermaid graph LR A[DisplayRole] -->|文本显示| B(View) C[EditRole] -->|编辑数据| D(Delegate) E[DecorationRole] -->|图标| F(View) G[ToolTipRole] -->|提示信息| H(View) ``` - 通过不同角色区分数据用途 - 自定义角色：`Qt::UserRole + N` #### 5. **代理模型(Proxy Model)交互** ```cpp // 创建代理链 QSortFilterProxyModel* proxy = new QSortFilterProxyModel; proxy->setSourceModel(sourceModel); // 连接原始模型 view->setModel(proxy); // 视图使用代理 // 委托中数据回写需转换索引 void MyDelegate::setModelData(...) { QModelIndex sourceIndex = proxy->mapToSource(proxyIndex); sourceModel->setData(sourceIndex, value); // 写入源模型[^3] } ``` #### 6. **完整交互流程示例** ```cpp // 1. 创建模型 QStandardItemModel model; model.setItem(0, 0, new QStandardItem("初始值")); // 2. 视图绑定模型 QTableView view; view.setModel(&model); // 3. 用户双击单元格触发编辑 // 4. 委托创建编辑器(QLineEdit) // 5. 委托调用setEditorData()加载"初始值" // 6. 用户修改为"新值"后按Enter // 7. 委托调用setModelData(): // model->setData(index, "新值", Qt::EditRole); // 8. 模型触发dataChanged信号 // 9. 视图自动更新显示 ``` #### 7. **性能优化策略** 1. **批处理更新** ```cpp model->blockSignals(true); // 暂停信号 // 批量修改数据... model->blockSignals(false); emit dataChanged(startIdx, endIdx); // 单次通知 ``` 2. **懒加载数据** 重写`fetchMore()`实现按需加载大数据集 3. **视图优化** ```cpp view->setUniformRowHeights(true); // 加速滚动 view->setViewportMargins(0,0,0,0); // 减少绘制区域 ``` ### 设计原则总结 1. **关注点分离** 模型专注数据存储，视图专注显示，委托专注交互 2. **统一接口** 所有模型继承`QAbstractItemModel`，保证接口一致性[^3] 3. **信号驱动** 通过信号通知变更，避免主动轮询 4. **索引解耦** `QModelIndex`隔离物理存储和逻辑访问 ### 相关问题 1. 如何在自定义模型中正确实现`data()`和`setData()`方法？ 2. 使用代理模型时数据同步有哪些特殊注意事项？ 3. 如何通过委托实现复杂数据验证？ 4. 模型/视图架构相比便利类（如`QTableWidget`）有哪些性能优势？[^1] [^1]: Qt 的Model/View。 许多便利类都源于标准的view类，它们方便了那些使用Qt中基于项的view与table类，它们不应该被子类化， 它们只是为Qt 3的等价类提供一个熟悉的接口。这些类有QListWidget,QTreeWidget,QTableWidget,它们提供了如Qt 3中的QListBox, QlistView,QTable相似的行为。这些类比View类缺少灵活性，不能用于任意的models,推介使用model/view的方法处理数据。 [^2]: qt中model/view介绍。使用场景：常在含有用户界面的程序中使用该框架 框架分析之QModelIndex索引 model是用来存储数据的，view是用来显示数据的，二者是通过QModelIndex索引来建立联系。 class Q_CORE_EXPORT QModelIndex { friend class QAbstractItemModel; ... int r; // model中某个子数据项的行数(row) int c; // model中某个子数据项的列数(column) quintptr i; // model中某个父数据项的id(用于tree model) const QAbstractItemModel *m; // 记录模型，便于访问数据 inline QModelIndex parent() const; // 记录该父索引 }; [^3]: Qt的Model/view模式。所有的item models都基于QAbstractItemModel类，该类为item模型提供了一个抽象接口，定义了item模型一定能用于与model/view结构的其他组件进行交互操作的标准化接口；该类不支持被实例化，需要将其子类化来创建新模型。 如果需要一个模型用于项目视图，如QML的ListView元素，或C++小部件QListView或QTableView，需要子类化QAbstractListModel或QAbstractTableModel，而不是该类。 另，QStringListModel用于存储简单的QString列表。 QStandardItemModel管理复杂的树形数据结构，每项可包含任意数据项。 QDirModel存储文件目录信息，以及QSqlQueryModel，QSqlTableModel、QSqlRelationTableModel用来访问管理数据库。 [^4]: 数据变化时通知视图类：数据发生改变→模型类发出dataChanged信号→视图类中的槽函数就会被调用 TreeModel::TreeModel() { ... timer = new QTimer(this); timer->setInterval(1000); connect(timer, SIGNAL(timeout()) , this, SLOT(timerHit())); timer->start(); } //槽函数 void TreeModel::timerHit() { ... emit dataChanged(idx_14, idx_14); ...
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