这个话题并不是一个新的话题,网上有前辈做过详细的描述(Mixing Objective-C, C++ and Objective-C++: an Updated Summary)。之所以做为一篇文章,是因为在实际项目中用到了这种混合,加以记录。

首先需要澄清的是,Objective-C是strict superset of C。C++是基于C语言的面向对象的扩充,但不是strict superset of C。Objective-C++是Objective-C的扩展,使得Objective-C可以链接C++代码。通常情况下,要使用Objective-C++,需要将.m源文件改成.mm源文件。

其次需要澄清的是,Objective-C代码跟C++代码是不能混合使用的,也就是说,Objective-C的头文件中是看不到C++的头文件的。当然,C++的头文件是看不到Objective-C的头文件的。只有Objective-C++文件(也就是.mm文件)可以看到Objective-C的头文件和C++的头文件。

正因为Objective-C和C++互相不能见到对方的头文件,那么就意味着,现有的C++的代码库,想要在Objective-C中使用,是需要封装的,通常,这种封装是借助于Objective-C++写成的Wrapper.

另一方面,Wrapper本身也有技巧,那就是使用Objective-C的class extension特性(或者使用Pointer to implementation设计模式),避免将C++头文件暴露给Objective-C(否则无法编译通过)。具体细节可以参考文章开头的链接。

背景

在使用Qt给MacOS上的截图工具实现自动选中窗口区域需求的时候,原理无非就是获得桌面上可见的所有窗口的坐标以及尺寸,再将这些数据用一个结构体封装起来,按照在桌面的Z序进行排序,最后对鼠标的移动事件进行判断,按照Z序去对鼠标是否在某个窗口的矩形范围内进行判断,直到找到在范围内的矩形,这就是我们要自动选中的矩形了,如果将所有窗口都遍历完了还没发现鼠标正在某个矩形内的话,就不进行自动选中操作。

在Windows下我们可以很方便的使用EnumWindows这个Win32 API去获得桌面上所有窗口的坐标和尺寸,Win32 API可以由C++很方便的调用,而在MacOS上,单纯的使用C++仿佛无法获得我需要的这些数据,于是只好使用Apple的Objective-C提供的接口去获得这些数据。

通过在苹果开发者文档找到了MacOS上很多获得窗口信息的接口,使用CGWindowListCopyWindowInfo就能得到每个窗口的具体数据,接下来我们就要开始Qt与Objective-C混合编程了。

Objective-C是一种在C的基础上加入面向对象特性扩充而成的编程语言,通常称为jObC和较少用的 Objective C或ObjC。在一定程度上,可以把 Objective-C看成是ANSI版本C语言的一个超集,它支持相同的C语言基本语法,同时它还扩展了标准的 ANSI C语言的语法,包括定义类、方法和属性。当然还有其他一些结构的完善和拓展,如类别(Category)的出现。

所以Objective-c是可以直接调用C语言的,那么能否直接调用C++呢?答案是肯定的。

Objective-C源文件介绍

首先我要说一下Objective-C的源文件,后缀是.m或.mm,在.mm文件里,可以直接使用C++代码。所以,我们要混合Qt代码与Objective-C代码,就需要在Qt项目里加入mm文件。

而要混合Objective-C代码,需要更改一下pro文件,添加mm文件,如果有用到MacOS的API的话,则可能还需要添加MacOS的Framework。

添加源文件,需要在.pro中使用OBJECTIVE_SOURCES这个变量,如下所示:

OBJECTIVE_SOURCE += \
Getallvisiblewndpos.mm

添加头文件,需要在.pro中使用OBJECTIVE_HEADERS这个变量,如下所示:

OBJECTIVE_HEADERS += \
getallvisiblewndpos.h

添加Framework,需要在.pro中使用LIBS这个变量,如下所示:

LIBS += -framework CoreGraphics
LIBS += -framework CoreFoundation

混合代码

要使用MacOS提供的框架,需要在.mm文件内包含相关的头文件,又有几部分工作要做。一个是在.pro文件里加入Framework路径,使用LIBS变量即可,不多说了。另外一点是在mm文件内包含Objective-C的头文件,与C++头文件一个理儿,不过使用Objective-C的头文件要使用#import,而使用C++的头文件要使用#include,且所有的#include要写在#import的上面。

需要注意的是,凡是出现了Objective-C源代码和头文件的文件都需要将拓展名改成.mm,只有这样编译器在编译的时候才会既认识Objective-C代码,又认识C++代码。

注意事项

当遇到链接失败的问题时,如下图所示:

通常都是因为只引入了头文件而没有引入对应的Framework,通过在苹果开发者文档或者在Xcode中查找对应的Framework并添加到.pro文件中加以解决。

附赠Qt下Objective-C获得MacOS下所有窗口坐标、尺寸、Z序的方式:

//getAllVisibleWndPos.h
#ifndef GETALLVISIBLEWNDPOS_H
#define GETALLVISIBLEWNDPOS_H

#include <QRect>
#include <QList>
#include <vector>

#import <Foundation/Foundation.h>
#import <Cocoa/Cocoa.h>
#import <CoreGraphics/CGWindow.h>
#import <CoreFoundation/CFArray.h>

struct WND_INFO{
	int layer;//Z序
	int index;//序号
	QRect pos;
};

bool CompareWNDINFO(const WND_INFO& A , const WND_INFO& B);
QList<WND_INFO> GetAllVisibleWndPos();

#endif // GETALLVISIBLEWNDPOS_H
//getAllVisibleWndPos.mm
#import <getallvisiblewndpos.h>

bool CompareWNDINFO(const WND_INFO& A , const WND_INFO& B)
{
	if(A.layer == B.layer)
	{
		return A.index < B.index;
	}
	if(A.layer > B.layer && B.layer > 0)
	{
		return true;
	}
	if(A.layer < B.layer && A.layer > 0)
	{
		return false;
	}
	return A.layer == 0;
}

QList<WND_INFO> GetAllVisibleWndPos()
{
	std::vector<WND_INFO> vec;
	CFArrayRef windowList = CGWindowListCopyWindowInfo(kCGWindowListOptionOnScreenOnly | kCGWindowListExcludeDesktopElements , kCGNullWindowID);
	CFIndex cnt = CFArrayGetCount(windowList);
	for (CFIndex i = 0; i < cnt ; i++)
	{
		NSDictionary *dict = (NSDictionary* )CFArrayGetValueAtIndex(windowList , i);
		int layer = 0;
		CFNumberRef numberRef = (__bridge CFNumberRef) dict[@"kCGWindowLayer"];
		CFNumberGetValue(numberRef , kCFNumberSInt32Type , &layer);
		if(layer < 0)
			continue;
		CGRect windowRect;
		CGRectMakeWithDictionaryRepresentation((__bridge CFDictionaryRef)(dict[@"kCGWindowBounds"]) , &windowRect);
		
		QRectF pos;
		pos.setRect(windowRect.origin.x , windowRect.origin.y , windowRect.size.width , windowRect.size,height);
		
		WND_INFO info;
		info.layer = layer;
		info.pos.setRect(pos.x() , pos.y() , pos.width() , pos.height());
		info.index = i;
		
		vec.push_back(info);
	}
	
	std::sort(vec.begin() , vec.end() , CompareWNDINFO);
	QList<WND_INFO> list;
	for(int i = 0 ; i < vec.size() ; i++)
	{
		list.push_back(vec[i]);
	}
	return list;
}

Windows下打包Qt应用程序

在Qt Creator下用Release编译一遍程序,生成相应的exe文件。

 在Qt Creator下编译好的Release下的exe 拷贝到一个新建的文件夹下面;在开始菜单搜索Qt,找到如图这个命令行程序(命令行程序的版本必须与你使用的编译器版本严格对应,否则打包出来的程序将无法正常运行),然后运行。

打开QT命令行,然后利用cd语句进入你拷贝的exe文件放在的文件夹下; 如:”cd C:\Users\Final\Desktop\XXX”,接着运行命令行语句:”windeployqt XXX.exe”(XXX.exe用你的exe文件名替代),然后文件夹下就会出现所有QT依赖。

然后将这个文件夹打包好就可以发布了。如果需要将所有的dll以及其他资源文件全部打包成一个exe,我们可以使用Engima Virtual Box这款软件进行打包。

MacOS下打包Qt应用程序

在Qt Creator下用Release编译一遍程序,生成相应的应用程序。

然后找到Qt安装目录下的macdeployqt,比如在我的安装目录下该文件在“/users/dxf/Qt5.9.0/clang_64/bin/”目录,其中Qt5.9.0以及clang_64分别代表Qt的版本和Qt使用的C++编译器,在使用macdeployqt的时候Qt版本以及使用的编译器必须和编译时使用的Qt库版本及编译器严格对应,否则程序运行阶段将会出现不可预知的问题。

将macdeployqt拖入终端中,然后将你的应用程序也拖入终端中,如图所示,执行相应的打包命令,我们的Qt应用程序的所有依赖的库就会被打入应用程序中了。

如果需要打包成MacOS下的dmg文件,只需在命令行后加上-dmg即可,如图所示。

在Windows下对打包的应用程序进行压缩

在对Qt应用程序进行打包之后,这时候就会看到Qt已经把需要用到的DLL都复制过来了。如果觉得这时候整个程序比较大的话,可以根据需要去掉一些东东:

  • libEGL.dll,libGLESV2.dll这两个文件是ANGLE的文件,可以去掉。opengl32sw.dll是软件模拟OpenGL使用到的,除非用户的系统连DirectX支持都不完整——虚拟机环境就是这样——不然这个文件也完全没有用。 QtWidgets/C++程序都不用OpenGL,所以直接去掉即可。可在调用 windeployqt.exe时加”–no-angle”和”–no-opengl-sw”这两个参数。
  • 如果没有使用svg的话,iconenginesqsvgicon.dll, imageformatsqsvg.dll,Qt5Svg.dll这三个文件也可以删掉。
  • 如果没有对应用程序做国际化处理的话,translations里面的翻译文件也可以删掉。
  • QML程序没有使用QtWidgets/C++,可以删掉Qt5Widgets.dll。
  • 如果imageformats目录里面有几种图像格式没用上,也可以删掉。我自己通常把整个目录都删掉,Qt已经编译了png的支持,能读写程序包含的图标就够,其它格式不重要。
  • qmltooling和Qt5Network.dll是用于QML调试用的,可以删掉。

经过以上裁剪,使用7zip压缩完以后,一个QtWidgets/C++的HelloWorld程序最终只剩下5.64M,一个 QtControls程序是5.86M, QtQuick程序还会更小一些。

通常情况下,只需要platforms\qwindows.dll、Qt5Core.dll、Qt5Gui.dll、Qt5Widgets.dll四个。Qt 5拆得那么散就是想解决这个问题。所以不要打包所有的dll,用到哪个就加哪个。

关于Qt版本对应用程序大小的影响

如果你用的Qt版本为Qt 5.x甚至Qt6.x,5.x和6.x增加了很多新特性的确大了一些。
如果只是写个小程序,不需要5.x的新特性,那么推荐Qt 4.7.x/4.8.x。

Qt适合三种场景:

  • 必须跨平台项目
  • 大项目,代码行数在30万+
  • Qt铁杆粉的项目

这三种场景下,安装包大小都不是主要问题。

减小安装包的方法也很简单:自己编译Qt库。
在configure的时候去掉RTTI,异常,Qt3支持,优化选项用最小大小(性能差不了太多)。
如果你的程序真的很小,那么可以直接静态链接,这样就更小了。

MacOS下应用程序“XXX”不能打开

当MacOS下的应用程序在传输过程中有遇到过压缩的话,经常会遇到「应用程序“XXX”不能打开」的提示,这是由于应用经过压缩和解压之后,其中的可执行文件的权限被抹除,导致无法打开。下面以ScreenShot应用为例子,解决一下这个问题。

1、右击该应用,选择“显示包内容”。

2、依次打开“Content”、“MacOS”目录,找到ScreenShot文件,我们会发现这个文件变成了文本编辑文稿类型的文件,而实际上这个文件应该为Unix可执行文件,由于在压缩的过程中权限丢失,所以这个文件变成了类型不明的文件,导致应用无法打开。

3、打开终端,输入“chmod +x”,注意“chmod”和“+x”中间有个空格,然后再输入空格,将ScreenShot文件拖入终端,接着按回车键执行指令。“chmod +x ScreenShot”的意思就是给ScreenShot这个文件执行权限的意思。

4、执行完这条命令之后,ScreenShot就被成功给予了执行权限,变成了Unix执行文件,这时这个应用就可以正常运行了。