Qt 6.2C++程序设计与桌面应用开发 思政教学课件 第11、12章 网络编程、进程与线程

Qt6.2/C++程序设计与桌面应用开发21世纪高等学校计算机类课程创新规划教材–微课视频版教材目录第1章初识Qt框架第2章Qt开发基础第3章界面设计组件第4章主框架窗口第5章对话框设计第6章事件系统第7章文件与数据库第8章模型/视图结构第9章图形绘制第10章多媒体编程第11章网络编程第12章进程与线程教材目录第11章网络编程11.1Qt网络模块11.2网络信息查询11.3HTTP编程11.4TCP编程11.5UDP编程11.1Qt网络模块Qt提供了多个与网络相关的模块，使用这些模块不仅可以开发出基于各种网络协议的应用程序，还可以轻松地将Web内容嵌入到Qt应用程序中，开发出具有Internet功能的混合桌面应用程序。11.1.1QtNetwork模块Qt的Network模块提供了用于编写TCP/IP客户端和服务器端程序的各种类，通过这些类可以实现特定的应用层协议。QtNetwork模块中的部分类及功能如表11.1所示。11.1.2QtWebSockets模块WebSocket是一种在单个TCP连接上进行全双工通信的协议。WebSocket使得客户端和服务器之间的数据交换变得更加简单，允许服务端主动向客户端推送数据。在WebSocketAPI中，浏览器和服务器只需要完成一次握手，两者之间就直接创建持久性的连接，并进行双向数据传输。Qt的WebSockets模块提供了WebSocket协议的实现，使用该模块中的类能够开发出基于WebSocket协议的网络应用程序，包括客户端和服务器。QtWebSockets模块包含4个C++类，它们是：QMaskGenerator、QWebSocket、QWebSocketServerQWebSocketCorsAuthenticatorQMaskGenerator类是一个自定义32位掩码生成器的抽象库；QWebSocket类表示实现与WebSocket协议对话的TCP套接字；QWebSocketServer类表示基于WebSocket协议的服务器实现；QWebSocketCorsAuthenticator类表示跨源请求(CrossOriginRequests，简称CORS)的身份验证器对象。下面是一个QWebSocket

和QWebSocketServer类的简单使用示例。11.1.3QtWebChannel模块Qt的WebChannel模块用于支持服务器(QML/C++应用程序)和客户端(HTML/JavaScript或QML应用程序)之间的对等通信。该模块提供了2个C++类，即QWebChannel和QWebChannelAbstractTransport类，以及一个名为qwebchannel.js的JavaScript库。QWebChannel用于将服务器应用程序的QObjects对象暴露给远程的HTML客户端；QWebChannelAbstractTransport类用于表示一个C++QWebChannel服务器和一个HTML/JS客户端之间的通信频道；qwebchannel.js库用于将C++和QML应用程序与HTML/JavaScript和QML客户端无缝集成。下面是一个简单的示例程序。11.1.4QtWebEngine模块Qt的WebEngine模块提供了一个web浏览器引擎，可以轻松地将万维网中的内容嵌入到没有本地web引擎的平台上的Qt应用程序中。该模块为Qt提供了对广泛的标准Web技术的支持，这些技术可以将用CSS样式化并用JavaScript脚本化的HTML内容嵌入到Qt应用程序中。QtWebEngine模块促进了HTML网页与传统的基于QWidget的桌面应用程序的集成。QtWebEngine提供了Qt应用程序中动态web内容区域的呈现功能，它由3个子模块组成，分别为QtWebEngineWidgets、QtWebEngine和QtWebEngineCore。这些子模块的作用及相关C++类的使用方法，请参见Qt的帮助文档。下面是一个QtWebEngine模块的简单使用示例。11.1.5QtWebView模块Qt的WebView模块用于在QML应用程序中显示Web内容，常用于基于Android、IOS操作系统的移动平台中。由于本教材没有介绍QML编程，请大家自行运行教材给出的示例代码项目code_11_1_5，该项目来自于Qt实例minibrowser。图11.4为项目运行结果。11.2网络信息查询与网络有关的信息有很多，其中主要的是网络接口信息，也就是网络中主机的相关信息。在QtNetwork模块中，QHostInfo

和QNetworkInterface类用于获取网络接口信息。11.2.1使用QHostInfo类QHostInfo类用于查找与主机名关联的IP地址，或与IP地址关联的主机名。其部分成员函数名称及功能如表11.2所示。【例11.1】编写一个Qt应用程序，使用QHostInfo类来查询主机信息。(1)启动QtCreator集成开发环境，创建一个名为examp11_1的Qt应用程序，设置应用程序主窗口基类为QMainWindow。(2)双击mainwindow.ui界面文件打开QtDesigner界面设计工具，在应用程序主窗口中放置一个QPlainTextEdit文本编辑器部件和一个QPushButton按钮部件，对象名称分别为plainTextEdit和pushButton。布局效果如图11.5所示。(3)选择主窗口中的pushButton按钮，为其添加一个与clicked()信号关联的槽函数，函数名称为on_pushButton_clicked()；另外，再添加一个测试用槽函数lookedUp()。两个槽函数的声明代码如下所示：(4)在槽函数on_pushButton_clicked()中添加代码，获取本地主机信息。代码如下所示。(5)在槽函数lookedUp()中添加代码，获取远程主机信息。代码如下所示。(6)连接网络，构建并运行程序。11.2.2使用QNetworkInterface类QNetworkInterface类提供一个主机IP地址和网络接口列表，可以通过该列表来获取相关网络信息。其部分成员函数及功能如表11.3所示。【例11.2】编写一个Qt应用程序，使用QNetworkInterface类来查询主机信息。(1)复制例11.1中的应用程序examp11_1，将项目名称修改为examp11_2。删除程序中的lookedUp()槽函数，以及on_pushButton_clicked()函数中的代码。(2)修改应用程序主窗口标题以及主窗口中按钮的标题，如图11.6所示。(3)在on_pushButton_clicked()函数中添加如下代码。(4)构建并运行程序。11.3HTTP编程网络应用程序的开发分为低级和高级两个层次；低层次开发基于网络的传输层协议，例如TCP和UDP协议，实现的是低层的网络进程通信(Socket通信)的功能；高层次开发基于应用层的网络协议，例如HTTP、FTP和SMTP等，它们运行在TCP/UDP传输协议之上，在低层Socket通信的基础上进一步实现应用型的协议功能。11.3.1相关Qt类基于HTTP协议的网络应用程序的开发，需要使用QtNetwork模块提供的一些实现高层网络操作的类；如QNetworkRequest、QNetworkAccessManager和QNetworkRely等。1、QNetworkRequest类在Qt中，使用QNetworkRequest类来表示一个网络访问请求，同时保存该网络请求的相关信息。作为与请求有关的信息的统一容器，在创建请求对象时指定的URL决定了请求使用的协议，目前支持HTTP、HTTPS、FTP和本地文件URLs的下载或上传。QNetworkRequest类的部分成员函数及功能，如表11.4所示。2、QNetworkAccessManager类该类用于协调网络操作。在QNetworkRequest类发起一个网络访问请求后，QNetworkAccessManager类负责发送该请求、创建网络响应，并发送信号来报告网络通信的进度。QNetworkAccessManager类的部分成员函数及功能如表11.5所示。3、QNetworkReply类Qt用QNetworkReply类来表示网络请求的响应，它由QNetworkAccessManager类在完成请求调度后创建QNetworkReply类提供了像finished()、readyRead()和downloadProgress()等信号，使用这些信号，可以实现对网络响应执行情况的监测，并执行相应操作。QNetworkReply类的部分成员函数如表11.6所示。11.3.2HTTP访问HTTP(HyperTextTransferProtocol，超文本传输协议)是一个客户端和服务器端请求和应答的标准。可以使用QNetworkRequest、QNetworkAccessManager

和QNetworkReply类

来实现Qt应用程序的HTTP访问功能。【例11.3】编写一个Qt应用程序，实现简单Web浏览器功能。(1)启动QtCreator集成开发环境，创建一个名为examp11_3的Qt应用程序，设置应用程序主窗口基类为QMainWindow。(2)双击mainwindow.ui界面文件打开QtDesigner界面设计工具，删除应用程序主窗口中的菜单栏与状态栏。在应用程序主窗口中放置一个QLabel标签、一个QLineEdit单行文本输入框、一个名为“访问”的QPushButton按钮和一个QPlainTextEdit文本编辑器部件，对象名称分别为label、lineEdit、pushButton和plainTextEdit。布局效果如图11.7所示。(3)为主窗口中的“访问”按钮添加clicked()信号槽函数，函数名为on_pushButton_clicked()；另外，再添加一个名为replyFinished()的槽函数。这两个槽函数的声明代码如下：privateslots:voidreplyFinished(QNetworkReply*reply);voidon_pushButton_clicked();(4)为MainWindow类添加2个私有成员变量，如下所示。private:…QNetworkAccessManager*manager;QNetworkRequestrequest;(5)在MainWindow类的构造函数中添加如下代码。manager=newQNetworkAccessManager(this);connect(manager,SIGNAL(finished(QNetworkReply*)),this,SLOT(replyFinished(QNetworkReply*)));这里，finished(QNetworkReply*)是QNetworkAccessManager的信号，该信号在响应完成后自动发送。(6)编写on_pushButton_clicked()槽函数代码，如下所示。(7)编写replyFinished()槽函数代码，如下所示。(8)构建并运行程序。11.3.3HTTP下载基于HTTP协议的网络文件下载与上述HTTP访问相似，只要将请求后获取到的响应内容存储在指定的文件中即可。【例11.4】编写一个Qt应用程序，实现简单的Web文件下载功能。(1)启动QtCreator集成开发环境，创建一个名为examp11_4的Qt应用程序，设置应用程序主窗口基类为QMainWindow。(2)双击mainwindow.ui界面文件打开QtDesigner界面设计工具，删除主窗口中的菜单栏与状态栏。在应用程序主窗口中放置3个QLabel标签、2个QLineEdit单行文本编辑框、2个QPushButton按钮、1个QCheckBox按钮和1个QPrecess进度条部件。布局效果如图11.9所示。(3)在MainWindow类中添加成员变量及槽函数，如下所示。(4)在MainWindow类的实现文件中添加代码，实现程序功能。如下所示。(5)构建并运行程序。11.4TCP编程TCP(TransmissionControlProtocol，传输控制协议)是一个用于数据传输的低层网络协议，多个互联网协议(如HTTP、FTP等)都是基于该协议的。TCP是一个面向数据流和连接的可靠传输协议，特别适合用于连续数据的传输。TCP编程一般分为客户端和服务器端，即使用C/S(Client/Server)模型。11.4.1相关Qt类在QtNetwork模块类中，有2个与TCP直接相关的类QTcpSocket

和QTcpServer。QTcpSocket

用于建立TCP连接后使用套接字(Socket)进行通信；QTcpServer用于服务器端建立网络监听，创建网络Socket连接。1、QTcpSocket类QTcpSocket类为TCP提供一个接口，用于建立TCP连接并传输数据流。其继承关系如图11.10所示。2、QTcpServer类QTcpServer类提供基于TCP的服务器。该类继承自QObject，并被QScptServer类继承。其部分成员函数及功能如表11.8所示。11.4.2服务器端编程服务器端程序首先需要用QTcpServer::listen()开始服务器端监听，可以指定监听的IP地址和端口，一般一个服务程序只监听某个端口的网络连接。当有新的客户端接入时，QTcpServer内部的incomingConnection()函数会创建一个与客户端连接的QTcpSocket对象，然后发射信号newConnection()。在newConnection()信号的槽函数中，可以用nextPendingConnection()接受客户端的连接，然后使用QTcpSocket与客户端进行通信。【例11.5】编写一个Qt应用程序，演示基于TCP协议的服务器端程序设计方法。(1)启动QtCreator集成开发环境，创建一个名为examp11_5的Qt应用程序，设置应用程序主窗口基类为QWidget。(2)双击widget.ui界面文件打开QtDesigner界面设计工具，在应用程序主窗口中放置一个QListWidget列表框、一个QLabel标签、一个QLineEdit单行文本编辑框和一个QPushButton按钮部件，其对象名称分别为listWidget、label、lineEdit和pushButton。布局效果如图11.11所示。(3)在项目中添加一个名为Server的C++类，其头文件server.h和实现文件server.cpp如下所示。(4)在项目中添加一个名为Client的C++类，其头文件client.h和实现文件client.cpp如下所示。(5)在Widget类中添加私有成员变量server，以及私有槽函数on_pushButton_clicked()和updateServer()。其声明代码如下所示。(6)在Widget类的构造函数中添加代码，并实现上述(5)中的2个槽函数功能。如下所示。(7)构建并运行程序，单击“启动服务器”按钮启动服务器。(8)为了对服务器端程序进行测试，需要运行客户端应用程序。运行教材源码中的examp11_6应用程序(例11.6中的客户端应用程序)，如图11.12所示。11.4.3客户端编程客户端应用程序的编程非常简单，只需要使用一个QTcpSocket对象，即可和服务器端程序进行通信。【例11.6】编写一个Qt应用程序，演示基于TCP协议的客户端程序设计方法。程序运行结果如图11.13和图11.14所示。这里启动了2个客户端应用程序。(1)启动QtCreator集成开发环境，创建一个名为examp11_6的Qt应用程序，设置应用程序主窗口基类为QWidget。(2)双击widget.ui界面文件打开QtDesigner界面设计工具，在应用程序主窗口中放置部件并使用布局管理器进行布局。主窗口中部件类型及对象名称如如图11.15所示。(3)在Widget类中添加私有成员变量和槽函数，其声明代码如下所示。(4)在Widget类的构造函数中添加代码，并实现上述(3)中的5个槽函数功能。如下所示。(5)构建并运行程序。11.5UDP编程UDP(UserDatagramProtocol，用户数据报协议)是轻量的、不可靠的、面向数据报(datagram)、无连接的协议，它可以用于对可靠性要求不高的场合。与TCP通信不同，两个程序之间进行UDP通信无需预先建立持久的socket连接，UDP每次发送数据报都需要指定目标地址和端口。Qt中的UDP通信通过QUdpSocket类来实现。11.5.1QUdpSocket类与QTcpSocket一样，QUdpSocket也是从QAbstractSocket类派生出来的，其继承关系如图11.10所示。除了继承下来的函数之外，QUdpSocket还定义了一些特有的成员函数，如表11.9所示。11.5.2UDP单播UDP消息传送有单播、广播、组播三种模式，其示意图如图11.16所示。【例11.7】编写一个Qt应用程序，演示基于UDP协议的网络通信功能的实现方法。(1)启动QtCreator集成开发环境，创建一个名为examp11_7的Qt应用程序，设置应用程序主窗口基类QWidget。(2)双击widget.ui界面文件打开QtDesigner界面设计工具，在应用程序主窗口中放置部件并使用布局管理器进行布局。主窗口中部件对象类型及名称如图11.19所示。(3)打开examp11_7.pro项目文件，添加QtNetwork模块支持。如下所示。QT+=network(4)在Widget类中添加私有成员变量、成员函数和槽函数，其声明代码如下所示。(5)在Widget类的构造函数中添加代码，并实现上述(4)中的5个函数功能。如下所示。(5)构建并运行程序。11.5.3UDP组播UDP组播是主机之间“一对一组”的通信模式。组播报文的目的地址使用D类IP地址，D类地址不能出现在IP报文的源IP地址字段。用同一个IP多播地址接收多播数据报的所有主机构成了一个组，称为多播组或组播组。所有的信息接收者都加入到一个组内，并且一旦加入之后，流向组地址的数据报立即开始向接收者传输，组中的所有成员都能接收到数据报。组中的成员是动态的，主机可以在任何时候加入和离开组播组。【例11.8】编写一个Qt应用程序，演示基于UDP协议的网络组播通信功能的实现方法。(1)启动QtCreator集成开发环境，创建一个名为examp11_8的Qt应用程序，设置应用程序主窗口基类QWidget。(2)双击widget.ui界面文件打开QtDesigner界面设计工具，在应用程序主窗口中放置部件并使用布局管理器进行布局。主窗口中部件对象类型及名称如图11.22所示。(3)打开examp11_8.pro项目文件，添加QtNetwork模块支持。如下所示。QT+=network(4)在Widget类中添加私有成员变量、成员函数和槽函数，其声明代码如下所示。(5)在Widget类的构造函数中添加代码，并实现上述(4)中的函数功能。如下所示。(5)构建并运行程序。课后作业思政本章结束Qt6.2/C++程序设计与桌面应用开发21世纪高等学校计算机类课程创新规划教材–微课视频版教材目录第1章初识Qt框架第2章Qt开发基础第3章界面设计组件第4章主框架窗口第5章对话框设计第6章事件系统第7章文件与数据库第8章模型/视图结构第9章图形绘制第10章多媒体编程第11章网络编程第12章进程与线程教材目录第12章进程与线程12.1相关Qt类12.2进程12.3线程12.4线程控制12.1相关Qt类Qt对进程和线程的支持是通过一系列的类协同实现的，其中主要的有QProcess类和QThread类。QProcess类用来启动一个进程并与其进行通信；QThread类提供不依赖于平台的管理线程常用方法。12.1.1QProcess类QProcess类属于Qt的core模块中，它是QIODevice类的直接子类，属于Qt的顺序访问I/O设备；同时，QProcess类也是QObject的子类，因而具有Qt的信号/槽功能。其继承关系如图12.1所示。QProcess类提供了大量的函数实现进程的启动、控制、查询、设置及通信等功能。其部分成员函数及功能如表12.1所示。下面是一段使用QProcess启动cmd.exe控制台程序并执行dir命令的示例代码。12.1.2QThread类QThread类直接继承自QObject类，每个QThread对象代表了一个在应用程序中可以独立控制的线程，这个线程与进程中的其他线程分享数据。表12.2给出了QThread类的部分非继承成员函数及功能。下面是一段使用QThread类实现多线程的示例代码。12.2进程进程(Process)是计算机中的程序关于数据集合上的一次运行活动，是正在运行的程序的实例。从理论角度来看，进程是对正在运行的程序过程的抽象；从实现角度来看，进程就是一种数据结构。进程清晰地刻画了动态系统的内在规律，并有效地管理和调度进入计算机系统主存储器运行的程序。12.2.1进程的启动进程是一个“执行中的程序”，所以，启动进程就是开始运行一个程序。可以使用QProcess类的start()、startDetached()和execute()函数来启动一个进程。下面是一个在Qt应用程序中打开/关闭Windows系统计算器的简单实例。【例12.1】编写一个Qt应用程序，在程序中运行Windows计算器。(1)打开QtCreator集成开发环境，创建一个基于QWidget类的Qt应用程序。项目名称为examp12_1。(2)双击项目视图中的widget.ui界面文件，打开QtDesigner设计工具，对程序主窗口界面进行设计。在主窗口中添加1个QPlainTextEdit类型的多文本编辑器，和2个QPushButton类型的按钮。3个对象的名称分别为plainTextEdit、startButton和closeButton。(3)为2个QPushButton按钮添加clicked()信号的槽函数，函数名称分别为on_startButton_clicked()和on_closeButton_clicked()。(4)打开widget.h头文件，为Widget类添加一个名为isActive()的私有成员函数，用于判断计算器是否已经启动；添加一个名为showError()的槽函数，用于显示启动进程时可能会出现的错误信息；添加3个名称为myProcess、program和arguments的私有成员变量，分别表示进程、外部程序以及命令行参数。代码如下所示。(5)打开widget.cpp文件，编写构造函数、自定义函数，以及槽函数代码，以实现程序功能。如下所示。(6)构建并运行程序。12.2.2进程间通信Qt提供了多种方法在Qt应用程序中实现进程间通信(IPC，Inter-ProcessCommunication)。主要有：1、TCP/IP方法2、LocalServer/Socket方法3、SharedMemory方法4、D-Bus协议方法5、QProcess方法6、SessionManagement方法1、TCP/IP方法跨平台的QtNetwork模块提供了众多的类来实现网络编程。它不仅提供了使用特定应用程序级协议进行通信的高级类(如QNetworkAccessManager)，也提供了用于实现相关协议的低级类(如QTcpSocket、QTcpServer、QSslSocket)。本教材的第11章网络编程中详细介绍了此种方法。2、LocalServer/Socket方法跨平台的QtNetwork模块提供了使本地网络编程可移植且容易的类。它提供了QLocalServer

和QLocalSocket类，允许在本地设置中进行类似网络的通信。【例12.2】编写一个Qt应用程序，通过LocalServer/Socket方法来实现进程之间的通信。(1)打开QtCreator集成开发环境，创建2个基于QDialog类的Qt应用程序。项目名称分别为examp12_1_server和examp12_1_client。前者表示服务器端程序，后者表示客户端程序。(2)编写服务器端程序代码。下面只给出部分关键代码，其他请参见教材源码。(3)编写客户端程序代码。下面只给出部分关键代码，其他请参见教材源码。(4)构建并运行程序。3、SharedMemory方法QtNetwork模块中的跨平台的QSharedMemory

共享内存类，提供对操作系统的共享内存的实现，它允许多个线程和进程安全访问共享内存段。QSystemSemaphore也可以用来控制访问由系统共享的资源以及进程之间的通信。【例12.3】编写一个Qt应用程序，使用共享内存来实现进程之间的通信。(1)打开QtCreator集成开发环境，创建一个基于QWidget类的Qt应用程序。项目名称为examp12_3。(2)双击项目视图中的widget.ui界面文件，打开QtDesigner设计工具，对程序主窗口界面进行设计。在主窗口中添加1个QLabel标签控件，和2个QPushButton类型的按钮。3个对象的名称分别为label、loadFromFileButton和loadFromSharedMemoryButton。(3)为2个QPushButton按钮添加clicked()信号的槽函数，函数名称分别为on_loadFromFileButton_clicked()和on_loadFromSharedMemoryButton_clicked()。(4)打开widget.h头文件，为Widget类添加一个名为detach()的私有成员函数，用于将进程与共享内存段分离；添加一个名为sharedMemory的QSharedMemory私有成员对象，用于表示共享内存段。代码如下。private:voiddetach();private:…QSharedMemorysharedMemory;(5)打开widget.cpp文件，编写构造函数、自定义函数，以及槽函数代码，以实现程序功能。如下所示。(4)构建并运行程序。4、D-Bus协议方法Qt的D-Bus模块是一种可用于使用D-Bus协议实现IPC的唯一Unix库。它将Qt的信号和槽机制延伸到IPC级别，允许由一个进程发出的信号被连接到另一个进程的槽。该方法的实现，请参见Qt的示例程序D-BusChatExample和D-BusRemoteControlledCarExample5、QProcess方法跨平台类QProcess能够用于启动外部程序作为子进程，并与它们进行通讯。它提供了用于监测和控制该子进程状态的API。另外，QProcess为从QIODevice继承的子进程提供了输入/输出通道。该方法的实现，请参见上面12.1.1小节中的code_12_1_1示例项目。6、SessionManagement方法在Linux/X11平台上，Qt提供了会话管理的支持。会话容许事件传播到进程，例如，当检测到关机时，进程和应用程序能够执行任何必须的操作，如保存打开的文档等。12.3线程Qt对线程的支持是通过三个方面来实现的：一是提供了一组与平台无关的线程类，二是提供了一个线程安全的事件发送方式，三是提供了跨线程的信号与槽的关联。Qt对多线程操作的全面支持，使得开发可移植的Qt多线程应用程序变得非常容易，同时还可以充分发挥多处理器中各个内核的效用。12.3.1线程的运行在Qt的多线程应用程序中，通常使用QThread类提供的方法来对线程进行管理。一个QThread类的对象管理一个线程，默认情况下，线程是在QThread::run()函数中开始运行的，run()函数通过调用exec()启动并运行Qt的事件循环。1、线程的创建在多线程编程中，将应用程序的线程称为主线程，额外创建的线程称为工作线程。工作线程可以通过两种方法来创建:一种方法是自定义QThread类的子类，并重载run()函数；另一种方法是先创建工作对象，然后使用QObject::moveToThread()函数将工作对象嵌入到线程中。(1)使用QThread子类对象通过子类化QThread来创建工作线程，是Qt多线程编程中的常用方法。下面是一段示例代码。(2)使用QObject::moveToThread()函数通过这种方法创建工作线程，首先需要创建一个工作者对象，将线程任务集中到这个对象中，然后使用QObject::moveToThread()函数完成工作线程的创建。示例如下。2、线程的启动工作线程创建完成后，可以在外部创建该线程的实例，然后调用start()函数来开始执行该线程，start()默认会调用run()函数。下面来看一个简单的实例。【例12.4】编写一个Qt应用程序，统计n个自然数中质数的个数。要求统计计算在单独的线程中完成，主线程接收用户输入并显示统计结果。(1)打开QtCreator集成开发环境，创建一个基于QWidget类的Qt应用程序。项目名称为examp12_4。(2)双击项目视图中的widget.ui界面文件，打开QtDesigner设计工具，对程序主窗口界面进行设计。在主窗口中添加2个QLabel标签、1个QPushButton按钮、1个QLineEdit单行文本输入框和1个QPlainTextEdit多行文本编辑器。其中，单行文本输入框、按钮和多行文本编辑器控件对象的名称分别为lineEdit、pushButton和plainTextEdit。(3)右击主窗口中的lineEdit控件，选择快捷菜单中的“Gotoslots…”菜单命令，为单行文本控件添加editingFinished信号关联槽函数on_lineEdit_editingFinished()；使用同样的方法，为“计算”按钮控件添加clicked信号关联槽函数on_pushButton_clicked()。(4)在项目中添加一个QThread类的派生类MyThread，并重载run()虚函数。为类MyThread添加私有成员变量endNum，用于存储需要统计的自然数的个数；为endNum成员变量添加公有的设置函数setEndNum()。代码如下所示。接着，编写mythread.cpp文件中的代码，完成成员变量的初始化、成员变量的设置和线程任务等工作。代码如下所示。(5)打开widget.h文件，在类Widget中添加一个MyThread类型的对象myThread，并为上述第(3)步中创建的2个槽函数添加代码，实现相应的功能。如下所示。(6)构建并运行程序。程序运行后，输入不同的n值，并单击“计算”按钮进行测试，结果如图12.10所示。该程序子线程中的计算结果是直接在控制台输出的，如果要将计算结果传递到主线程中，就需要了解线程间通信的基本方法。12.3.2线程间通信线程间的通信一般通过两种方法来实现，即成员变量方法和自定义信号方法。成员变量方法就是通过线程对象的成员变量来返回线程数据；自定义信号方法通过在线程类中定义信号，利用信号参数来传递线程数据。1、成员变量方法由于线程任务是在run()函数中完成的，而run()函数又属于线程类的成员函数，所以可以通过线程类的成员变量来存储run()函数中的相关数据。【例12.5】编写一个Qt应用程序，使用成员变量来实现线程之间的通信。(1)复制例12.4中的项目examp12_4，并将名称修改为examp12_5。(2)打开项目中的mythread.h文件，在MyThread线程类中添加一个类型为long的私有成员变量result，并为其添加公有的getResult()函数。getResult()函数实现代码如下：longMyThread::getResult(){returnresult;}(3)修改run()函数中的代码，将计算结果赋值给成员变量result。如下所示。voidMyThread::run(){…//qDebug()<<"在1~"<<endNum<<"的n个自然数中，质数的个数为:"<<n;result=n;}(4)打开项目中的widget.h文件，在类Widget中添加槽函数returnResult()。其实现代码如下所示：voidWidget::returnResult(){longr=myThread.getResult();QStringstr;str.setNum(r);ui->plainTextEdit->insertPlainText(str);}(5)在Widget类的构造函数中编写代码，将槽函数returnResult()和QThread::finished信号关联。代码如下：connect(&myThread,&QThread::finished,this,&Widget::returnResult);子线程运行结束后，即刻调用主窗口中的returnResult()槽函数，将计算结果显示在多行文本编辑器光标所在的位置。(6)构建并运行程序。程序运行后，在文本输入框中输入n并回车，然后单击“计算”按钮开始统计计算。程序计算时，可以在主窗口中进行其他操作，主线程没有被阻塞。如图12.12所示。2、自定义信号方法在Qt的信号与槽通讯机制中，对象在发射信号的时候是可以附带传送一些参数的。所以，可以通过在线程类中定义信号，利用信号参数来传递线程数据。【例12.6】编写一个Qt应用程序，使用自定义信号方法实现线程之间的通信。(1)复制例12.4中的项目examp12_4，并将名称修改为examp12_6。(2)打开项目中的mythread.h头文件，为线程类MyThread添加一个信号函数。代码如下：signals:voidreturnResult(longresult);(3)打开项目中的mythread.cpp文件，修改线程类MyThread的run()函数中的代码，如下所示。voidMyThread::run(){…//qDebug()<<"在1~"<<endNum<<"的n个自然数中，质数的个数为:"<<n;emitreturnResult(n);}(4)打开项目文件widget.h，在类Widget中添加槽函数getResult()，并编写其实现代码。如下所示。voidWidget::getResult(longresult){longr=result;QStringstr;str.setNum(r);ui->plainTextEdit->insertPlainText(str);}(5)在Widget类的构造函数中编写代码，将槽函数getResult()和MyThread::returnResult信号关联。代码如下：connect(&myThread,&MyThread::returnResult,this,&Widget::getResult);(6)构建并运行程序。12.4线程控制线程之间存在着互相制约的关系，具体可以分为互斥和同步这两种关系。在Qt中，线程的互斥与同步控制，可以使用QMutex、QMutexLocker、QReadWriteLock、QReadLocker、QWriteLocker、Qsemaphore和QWaitCondition

等类来实现。12.4.1基于互斥量互斥量可以通过Qmutex

或QMutexLocker类实现。Qmutex和QMutexLocker

又称为互斥锁，用于保护共享资源(如对象、数据结构和代码段等)，它们能够保证多线程程序中在同一时刻只有一个线程访问共享资源。【例12.7】编写一个Qt应用程序，示例使用互斥量保护共享资源。(1)打开QtCreator集成开发环境，创建一个基于QWidget类的Qt应用程序，项目名称为examp12_7。(2)在项目中添加一个名为TestData的C++类，并在该类中定义2个静态成员sharedNumber和sharedNumMutex，前者表示共享整型数据；后者表示互斥锁。代码如下。(3)在项目中添加2个QThread的子线程类，类名分别为WorkThread1和WorkThread2。在这两个类中实现QThread::run()虚函数，代码如下。(4)在项目主窗口中添加一个QPushButton类型的按钮，并在其clicked()信号对应的槽函数中编写代码，如下所示。voidWidget::on_pushButton_clicked(){m_workThread2.start();//先启动线程2m_workThread1.start();}(5)构建并运行程序。为了对比运行结果，程序运行测试分两次来进行。先注释掉上述(3)步代码中的语句1、语句5和语句9，测试不使用互斥锁的情形，结果如图12.14所示。从输出结果可以看出，在线程1中输出的结果为17(0+2+20-5)，这个结果是执行了语句6、语句2和语句3后得到的。也就是说，在线程2还没有对共享数据TestData::sharedNumber修改(语句7还没有执行)完成的时候，线程1便对该共享数据进行了修改。很显然这个计算结果是不符合程序设计者的初衷的。接着，测试使用互斥锁后程序的运行情况。取消语句1、语句5和语句9的注释，重新构建并运行程序，结果如图12.15所示。从结果可以看到，使用互斥锁以后，线程1就不能在线程2访问共享数据的时候对其进行操作了。这样有效保护了程序