用PyQt進行Python圖形介面的程式的開發的入門指引

一般來說，選擇用於應用程式的 GUI 工具箱會是一件棘手的事。使用 Python（許多語言也一樣）的程式員可以選擇的 GUI 工具箱種類繁多，而每個工具箱都有各自的優缺點。有些速度比其它工具箱快，有些比較小；有些易於安裝，有些更適合於跨平台使用（對於這一點，還要指出，有些支援您需要滿足的特定特性）。當然，各種庫都相應具有各種許可證。

對於 Python 程式員而言，預設的 GUI 選擇是 Tk（通過 Tkinter 綁定）— 其原因顯而易見。Tkinter 和閑置的 IDE 是由 Python 創始人編寫的，它們是作為大多數 Python 分發版的預設選擇而出現的。標準 Python 文檔討論了 Tkinter，但沒有涉及任何其它 GUI 綁定。這是故意的！至少可以這麼認為，如果 Tk 和 Tkinter 不是這麼糟糕，程式員就沒有理由去尋找替代品了。要誘導 Python 程式員放棄預設選擇，那麼工具箱必須提供額外的東西。PyQt 就是這樣一個工具箱。

PyQt 所具有的優點遠遠超過了 Tkinter（它也有幾個缺點）。Qt 和 PyQt 速度都很快；Qt 和 PyQt 的設計完全是物件導向的；Qt 提供了一個設計良好的視窗構件集合，它比 Tk 所提供的要大得多。就其缺點而言，Qt 的許可證受到的限制比許多工具箱（至少在非 Linux 平台方面）都多；正確安裝 Qt 和 PyQt 常常會很複雜；另外，Qt 是一個相當大的庫。PyQt 應用程式的使用者將需要設法完成安裝 Qt 和 PyQt，這使分發變得很困難。（請閱讀本文後面的 用於其它語言的 Qt 綁定。）

PyQt 嚴格遵循 Qt 的發放許可。特別是，它可用於 UNIX/X11 平台上的 GPL，並可用於 Zaurus 上的 Qt Palmtop Environment 環境，還存在用於較老的 Qt 版本的免費（free-as-in-free-beer）Windows 軟體包。PyQt 的商業許可證可用於 Windows。

對於本文而言，PyQt 有一個方面優於許多其它工具箱，它值得我們特別關注。Qt 使用一種稱為 訊號／插槽（signals/slots）的機制在視窗構件（以及其它對象）之間傳遞事件和訊息。這種機制完全不同於包括 Tkinter 在內的大多數工具箱所用的回調（callback）機制。使用訊號／插槽以靈活且可維護的方式控制對象間通訊要比使用脆弱的回調風格容易得多。應用程式越大，Qt 的這個優勢就越重要。

本文的作者之一 Boudewijn Rempt 已經出版了一本有關使用 PyQt 進行應用程式開發的書籍。 GUI Programming with Python: QT Edition（請參閱 參考資料）顯示了如何設計和開發完整的 GUI 應用程式，其中包括從最初的構思到分發的全過程。
樣本應用程式

要顯示訊號／插槽和回調之間的反差，我們提供了一個寫著玩玩的應用程式，它使用 Tkinter 和 PyQt。儘管實際上 PyQt 版本對於這個基本程式並不更簡單，但是它已經示範了 PyQt 應用程式更好的模組性和可維護性。

應用程式套件組合括四個視窗構件：

1. “Quit”按鈕（用來與整個應用程式通訊）
2. “Log Timestamp”按鈕（用於視窗構件間的訊息）
3. 文本地區，顯示可滾動的已記錄日誌的時間戳記列表
4. 訊息視窗構件，顯示已記錄日誌的時間戳記數

在 Tkinter 中，我們可以這樣實現應用程式：

清單 1. Logger.py Tkinter 應用程式

  #!/usr/bin/pythonimport sys, timefrom Tkinter import *class Logger(Frame):  def __init__(self):    Frame.__init__(self)    self.pack(expand=YES, fill=BOTH)    self.master.title("Timestamp logging application")    self.tslist = []    self.tsdisp = Text(height=6, width=25)    self.count = StringVar()    self.cntdisp = Message(font=('Sans',24),                textvariable=self.count)    self.log = Button(text="Log Timestamp",             command=self.log_timestamp)    self.quit = Button(text="Quit", command=sys.exit)    self.tsdisp.pack(side=LEFT)    self.cntdisp.pack()    self.log.pack(side=TOP, expand=YES, fill=BOTH)    self.quit.pack(side=BOTTOM, fill=BOTH)  def log_timestamp(self):    stamp = time.ctime()    self.tsdisp.insert(END, stamp+"\n")    self.tsdisp.see(END)    self.tslist.append(stamp)    self.count.set("% 3d" % len(self.tslist))if __name__=='__main__':  Logger().mainloop()

這個 Tk 版本使用了 log_timestamp() 方法作為按鈕的 command= 參數。 這個方法需要依次單獨操作它要影響的所有視窗構件。如果我們想更改按鈕按下的效果（例如還要記錄時間戳記），那麼這個風格就很脆弱。通過繼承您可以實現這一點：

清單 2. StdOutLogger.py Tkinter 增強

    class StdOutLogger(Logger):  def log_timestamp(self):    Logger.log_timestamp(self)    print self.tslist[-1]

但是這個子類的作者需要相當精確地理解 Logger.log_timestamp() 已經做了什麼；而且除非通過在子類中完全重寫 .log_timestamp() 方法並且不調用父方法，否則沒有辦法 除去訊息。

一個非常基本的 PyQt 應用程式總有一些樣本代碼，這些代碼在哪裡都相同，Tkinter 代碼也是這樣。但是，當我們進一步研究設定應用程式所需的代碼，以及顯示視窗構件的代碼時，區別就顯現出來了。

清單 3. logger-qt.py PyQt 應用程式

  #!/usr/bin/env pythonimport sys, timefrom qt import * # Generally advertised as safeclass Logger(QWidget):  def __init__(self, *args):    QWidget.__init__(self, *args)    self.setCaption("Timestamp logging application")    self.layout = QGridLayout(self, 3, 2, 5, 10)    self.tsdisp = QTextEdit(self)    self.tsdisp.setMinimumSize(250, 300)    self.tsdisp.setTextFormat(Qt.PlainText)    self.tscount = QLabel("", self)    self.tscount.setFont(QFont("Sans", 24))    self.log = QPushButton("&Log Timestamp", self)    self.quit = QPushButton("&Quit", self)    self.layout.addMultiCellWidget(self.tsdisp, 0, 2, 0, 0)    self.layout.addWidget(self.tscount, 0, 1)    self.layout.addWidget(self.log, 1, 1)    self.layout.addWidget(self.quit, 2, 1)    self.connect(self.log, SIGNAL("clicked()"),           self.log_timestamp)    self.connect(self.quit, SIGNAL("clicked()"),           self.close)  def log_timestamp(self):    stamp = time.ctime()    self.tsdisp.append(stamp)    self.tscount.setText(str(self.tsdisp.lines()))if __name__ == "__main__":  app = QApplication(sys.argv)  app.connect(app, SIGNAL('lastWindowClosed()'), app,         SLOT('quit()'))  logger = Logger()  logger.show()  app.setMainWidget(logger)  app.exec_loop()

通過建立布局管理器， Logger 類開始工作了。布局管理器在任何 GUI 系統中都是一個很複雜的主題，但是 Qt 的實現使之變得簡單。在大多數情況下，您會使用 Qt Designer 建立一般的 GUI 設計，隨後可將它用於產生 Python 或 C++ 代碼。然後您可以使產生的程式碼產生子類，以添加功能。

但是在這個樣本中，我們選擇手工建立布局管理器。視窗構件被置於網格的各個單元中，或者可以跨多個單元放置。在 Tkinter 需要具名引數的地方，PyQt 就不允許它們。這是一個很重要的差異，它經常會使在兩種環境中工作的人們無所適從。

所有 Qt 視窗構件都可以和 QString 對象很自然地一起工作，而不能和 Python 字串或 Unicode 對象一起工作。幸運的是，轉換是自動的。如果您在 Qt 方法中使用了字串或 Unicode 參數，那麼它將自動轉換成 QString。不能進行反向轉換：如果您調用了一個返回 QString 的方法，那麼您獲得的是 QString。

應用程式中最有趣的部分是我們將 clicked 訊號串連到功能的位置。一個按鈕串連到了 log_timestamp 方法；另一個串連到了 QWidget 類的 close 方法。
圖 1. logger-qt 的螢幕快照
logger-qt 的螢幕快照

現在我們想將日誌記錄添加到這個應用程式的標準輸出。 這十分容易。我們可以使 Logger 類產生子類，或者為了示範，建立簡單的獨立函數：

清單 4. logger-qt.py PyQt 增強

  def logwrite():  print(time.ctime())if __name__ == "__main__":  app = QApplication(sys.argv)  app.connect(app, SIGNAL('lastWindowClosed()'), app,        SLOT('quit()'))  logger = Logger()  QObject.connect(logger.log, SIGNAL("clicked()"), logwrite)  logger.show()  app.setMainWidget(logger)  app.exec_loop()

從上述代碼我們可以看到，這就是將 log QPushButton 的 clicked() 訊號串連到新函數的事情。註：訊號也可以將任何資料傳送到它們所串連的插槽，儘管在這裡我們沒有顯示這樣的樣本。

如果您不想調用原始方法，那麼可以從插槽 disconnect 訊號，例如通過在 logger.show() 行之前添加以下行：

清單 5. logger-qt.py PyQt 增強

          QObject.disconnect(logger.log, SIGNAL("clicked()"),          logger.log_timestamp)

現在將不再更新 GUI。

用於 Python 的其它 GUI 綁定

PyQt 在給定執行個體中可能不是很有用，可能是許可證狀態問題，也可能是平台可用性問題（或者，可能因為再分發很困難，例如大小很大）。由於這個原因（也為了比較），我們想指出一些用於 Python 的其它流行 GUI 工具箱。

Anygui
Anygui 實際上不是 GUI 工具箱，而是一個作用於大量工具箱（甚至是令人驚奇的象 curses 和 Java/Jython Swing 那樣的工具箱）的抽象封裝器。在編程風格方面，使用 Anygui 類似於使用 Tkinter，但是要選中這個底層工具箱，要麼自動進行，要麼進行配置調用。Anygui 很好用，因為它允許應用程式未經更改就可以運行在差異很大的平台上（但因此它支援受支援工具箱的“最低級公用特性”）。
PyGTK
PyGTK 綁定封裝了 GPL 下使用的 GTK 工具箱，它是流行的 Gnome 環境的基礎。GTK 在根本上是 X Window 工具箱，但是它還有 Win32 的 beta 級支援和 BeOS 的 alpha 級支援。在常規範例中，PyGTK 對視窗構件使用回調。綁定存在於 GTK 和 大量程式設計語言之間，而不僅僅是 Qt，或甚至是 Tk。
FXPy
Python 綁定 FXPy 封裝了 FOX 工具箱。FOX 工具箱已經被移植到大多數類 UNIX 平台上，以及 Win32 上。 與大多數工具箱類似，FOX 和 FXPy 都使用回調範例。FOX 由 LGPL 特許。
wxPython
這個綁定封裝了 wxWindows 工具箱。 與 FOX 或 GTK 類似，wxWindows 被移植到 Win32 和類 UNIX 平台上（但是沒有移植到 MacOS、OS/2、BeOS 或其它“次要”平台上 — 儘管它對 MacOSX 的支援是 alpha 級的）。在範例方面，wxPython 接近回調風格。wxPython 對繼承結構的關注程度高於大多數其它工具箱，而且它使用“事件”，而不是回調。但是本質上，事件仍舊被串連到單個方法上，隨後可能需要作用於各種視窗構件。
win32ui
win32ui 屬於 win32all 軟體包，它封裝了 MFC 類。很顯然，這個工具箱是特定於 Win32 的庫。MFC 實際上不只是 GUI 工具箱，它還使用各種範例的混合。對於想建立 Windows 應用程式的讀者而言，與其它工具箱相比，win32ui 會讓您“更接近於實質”。

從其它語言使用 Qt

如同 Python，從大量其它程式設計語言使用 Qt 工具箱是可能的。如果可以自由選擇，我們會首選 Python，而不是其它語言。諸如公司政策以及與其它程式碼程式庫串連之類的外部約束可以決定程式設計語言的選擇。Qt 的原始語言是 C++，但也有用於 C、Java、Perl 和 Ruby 的綁定。就與 Python 樣本的比較而言，讓我們討論一下用 Ruby 和 Java 寫著玩玩的應用程式。

Ruby/Qt 在用法上十分類似於 PyQt。這兩種語言具有相似的動態性和簡明性，所以除了拼字上的差別外，其代碼很類似：

清單 6. HelloWorld.rb Qt2 應用程式

#!/usr/local/bin/rubyrequire 'qt2'include Qt2a = QApplication.new([$0] + ARGV)hello = QPushButton.new('Hello world!')hello.resize(100, 30)a.connect( hello, QSIGNAL('clicked()'), a, QSLOT('quit()'))a.setMainWidget(hello)hello.showa.exec

Java 總是比指令碼編製語言要冗長一點，但是基本部分都相同。一個同等功能的最小 qtjava 應用程式類似於：

清單 7. HelloWorld.java Qt2 應用程式

import org.kde.qt.*;public class HelloWorld { public static void main(String[] args) {  QApplication myapp = new QApplication(args);  QPushButton hello = new QPushButton("Hello World", null);  hello.resize(100,30);  myapp.connect(hello, SIGNAL("clicked"),         this, SLOT("quit()"));  myapp.setMainWidget(hello);  hello.show();  myapp.exec();  return; } static {  System.loadLibrary("qtjava");  try {    Class c = Class.forName("org.kde.qt.qtjava");  } catch (Exception e) {    System.out.println("Can't load qtjava class");  } }}

PyQt 是一個吸引人和快速的介面，它將 Qt 工具箱和 Python 程式設計語言整合在一起。除了該工具箱提供的種類繁多的視窗構件外，Qt 所用的訊號／插槽編程風格在生產能力和可維護性方面都要優於大多數其它 GUI 工具箱所用的回調風格。

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