GUI07-学工具栏，懂MVC

MVC模式，是天底下编写GUI程序最为经典、实效的一种软件架构模式。当一个人学完菜单栏、开始学习工具栏时，就是他的一生中，最适合开始认识 MVC 模式的好时机之一。这节将安排您学习：

Model-View-Controller 模式
如何创建工具栏以及如何于其上创建普通、多选、单选工具按钮
控件之间如何通过“空闲”事件实现状态统一

wxToolBar & MVC

0. 课堂视频

建议先看视频，再看文本教程。最后到 d2school 课堂做本课的学习强化练习。

GUI07-学工具栏，懂 MVC

1. 才不是题外话：MVC

MVC模式，是天底下编写GUI程序最为经典、实效的一种软件架构模式。当一个人学完菜单栏、开始学习工具栏时，就是他的一生中，最适合开始认识 MVC 模式的好时机之一。

MVC 是 “Model-View-Controller” 的简写：

Model / 模型：可认为就是我们在代码中定义的各种业务数据；
View / 视图：业务数据的展现形式，一种模型（数据）往往有多种展现形式；
Controller / 控制器：用户通过控制器，以可定制的方式，获取数据模式，及指定形式展现（视图）。

程序员开发软件时，将代码按照 Model-View-Controller 加以分离，能让软件代码：

逻辑，意图更清晰
耦合更低
更可维护

MVC 比较适用于中大型软件代码的组织，我们前几节课所写的程序，看似简单，但其实， GUI软件没有小项目，是底层的库（比如 wxWidgets）默默地做出大量支持，包括 MVC 架构。

以前面课堂写的小例程为例：我们在窗体上鼠标位置下显示鼠标所在的坐标值，并且允许用户做如下控制：

是否显示坐标值，或仅显示一行提示文字；
文字以蓝或红哪种颜色显示。

则，至少有两个数据模型：

编号	Model
M1	表达坐标的两个整数：x, y
M2	表达用户选中颜色的菜单项ID

以及，这两个数据，至少四种组合态的展现形式：

编号	View （数据视图）
V1	蓝色 + 显示坐标
V2	红色 + 显示坐标
V3	蓝色 + 不显示坐标（仅显示提示）
V4	红色 + 不显示坐标（仅显示提示）

以下是实际运行时，显示的 V2 状态界面截图：
工具栏框架窗口运行效果
正如本课视频所讲到，View 并不仅仅包含业务数据的展现，用于实现和用户交互的 GUI 界面控制，比如我们已学的菜单、工具栏、状态栏等界面控件，也是 View 的组成。它们也会有和业务数据紧密关联的状态，比如菜单或工具图标的多选或单选状态。

以上归纳了 Model 和 View，那 Controller是什么呢？是控制流程。在我们所写的程序中，程序接收用户的输入（鼠标点击等），然后调用相应的事件函数，在事件函数中修改 Model 数据，最后引发视图刷新，包括业务视图刷新和人机交互界面中控件状态的改变，这整个过程即为 Controller。

初接触时，对 MVC 的三个最常见的误解为：

误解一：以为 View的展现内容只能给人看。正解：一个程序的输出可以是另一个程序的输入，此时可视为后者是前者的“用户”，同理，同一个程序的控制，也可能是来自另一个程序的输入。正因为 Views 不一定真实的人，所以在服务端程序中，特别是多层网络架构的软件系统中，MVC 的应用也广泛可见；
误解二：以为人机交互过程中界面控件，就是 Controller 。正解：Controller 是接受用户（不一定是人，见上）的输入，然后引发（即动作的发起者）Model 被修改，并最终体现到 View 变化的每一个完整过程。
误解三：以为只有业务数据的展现是 Views。正解：凡是需要展现给用户看的内容，基本都是 View，包括控件的状态。

2. 创建图标

在 Windows 系统下，应用程序工具栏按钮所需要的图标，需要使用 ICON 类型的图标，在 wxWidgets中，对应到 wxIcon 类。

2.1 从文件直接创建

可在程序运行时，通过读取指定路径（相对或绝对）读取指定的图标文件，以构造出一个wxIcon对象，示例代码：

wxIcon myIcon = wxIcon(wxT("路径/图标文件.ico"), wxBITMAP_TYPE_ICO, 16, 16);

注意，创建所得是普通的栈对象，非堆对象。

入参1：图标的磁盘位置（包括路径和文件名，可使用绝对或相对路径）；
入参2：图标文件的类型（注意是 wxBITMAP_TYPE_ICO，而非 wxBITMAP_TYPE_ICON）；
入参3，4:两个整数，图标的长、宽（像素）。

在程序运行时读取外部文件以创建图标（或其它资源）——

好处：可随时更换图标——不少应用程序支持 “换肤”，对于工具栏按钮来说，这是一种简便可行的方法；
坏处：程序无法单独运行。比如你想把程序发给你的朋友，就得同时附上这些图标文件，并需确保路径正确。

2.2 从程序嵌入资源中创建

Windows 支持将一些资源，嵌入到可执行文件（.exe）“体内”，从而实现可执行文件可独立运行。

Code::Blocks 向导生成的 wxWidgets 项目中，已经自带 resource.rc 的文件，打开它，默认内容为：

aaaa ICON "wx/msw/std.ico"
#include "wx/msw/wx.rc"

默认包含的 wxWidgets 程序图标。其中，aaaa 为资源的名字，ICON 为资源类型，此处为图标，最后一列 “wx/msw/std.ico” 为图标在磁盘上的路径和名字（仅编译时需用到，运行时不再需要此路径）。

假设我们已经在当前项目下创建名为 icons 的子目录，并于其下准备好 about.ico、show_info.ico、blue_txt.ico、red_txt.ico、quit.ico 等图标，则可将 resouce.rc 内容修改成：

aaaa ICON "wx/msw/std.ico"

about ICON  "icons/about.ico"
blue_txt ICON "icons/blue_txt.ico"
red_txt ICON "icons/red_txt.ico"
quit ICON "icons/quit.ico"
show_info ICON "icons/show_info.ico"

#include "wx/msw/wx.rc"

这样，在编译后，相关图标资源就会内嵌在编译生成的可执行文件中，并可通过 wxIcon 的另一个构造函数读出并且成图标对象：

wxIcon icon = wxIcon(wxT("资源名"), wxBITMAP_TYPE_ICO_RESOURCE, 16, 16);

比如，创建 quit 图标：

wxIcon iconQuit = wxIcon(wxT("quit"), wxBITMAP_TYPE_ICO_RESOURCE, 16, 16);

本文后续代码均从内嵌资源创建图标。

3. 工具栏与工具栏按钮

3.1 创建工具栏

wxFrame::CreateToolBar() 用于创建一个空白的工具栏，该方法返回一个 wxToolBar * （指针）。

示例代码：

wxToolBar* tb = this->CreateToolBar(); // 创建工具栏

以上代码中的 this 工具栏所属的框架窗口，它也将负责该工具栏的生命周期（在框架窗口关闭前，将自释放上面创建工具栏堆对象）。

以下各种工具栏按钮，都需要由工具栏（wxToolBar）对象来创建。

3.2 普通工具按钮

使用工具栏对象，创建一个普通工具栏按钮，方法名为 “AddTool()”示例代码：

// 准备图标 (从内嵌资源中读取)
wxIcon iconQuit = wxIcon(wxT("quit"), wxBITMAP_TYPE_ICO_RESOURCE, 16, 16);

// 创建带图标的普通工具按钮
tb->AddTool(idMenuQuit, _("Quit"), iconQuit, _("Quit the Application"));

入参1：工具按钮要执行的命令对应的ID，通常来自已经创建的菜单项所绑定的事件ID。比如本例的 idMenuQuit 为 “Quit” 菜单项的ID，该命令用于退出整个应用程序；
入参2：工具按钮的标签，默认状态下并不显示，复杂情况下，可设置为在图标底部或右侧显示按钮的名字；
入参3：前面创建的图标对象（并非指针）；
入参4：鼠标在该工具按钮上浮动时出现的提示。

也可将构造图标对象和创建工具按钮合成一步：

tb->AddTool(idMenuQuit, _("Quit"), 
		wxIcon(wxT("quit"), wxBITMAP_TYPE_ICO_RESOURCE, 16, 16)， 
		_("Quit the Application"));

实际还需要第三步，但当连续为同一个工具栏创建多个工具按钮时，仅需在最后调用一次：

tb->Realize(); // 真实展现，最后调用，只需一次

仅在调用该方法后，工具栏才真正地将新创建的各工具按钮展现出来。

3.3 复选工具按钮

使用方法为：AddCheckTool()，示例代码：

//复选工具按钮（是否显示鼠标坐标）
tb->AddCheckTool(idMenuShowMotionInfo, _("Show Info"),
           wxIcon(wxT("show_info"), wxBITMAP_TYPE_ICO_RESOURCE, 16, 16),
           wxNullBitmap, // 按钮变灰时显示的图标，由程序自动生成
           _("Show motion info or no")); // 提示

第四个入参用于指定，该复选按钮在不可用（disabled）状态下如何展现，除非你确实想为之提供一种特别的样子，否则，可如代码所示，指定使用代表空图片的对象 wxNullBitmap，系统将自动以 “灰度” 方式生成该状态的展现样式。

因为方法名已经是 “AddCheckTool ()”，故无需像普通的 “AddTool ()” 那样，再由入参指定按钮的类型，下面用于创建单选工具按钮的方法，也是如此。

3.4 单选工具按钮

使用方法为：AddRadioTool()，示例代码：

//单选工具按钮（两个：选择使用蓝色文本或使用红色文本）
tb->AddRadioTool(idMenuBlueText, _("Blue Text"),
           wxIcon(wxT("blue_txt"), wxBITMAP_TYPE_ICO_RESOURCE, 16, 16),
           wxNullBitmap, // 按钮变灰时显示的图标，由程序自动生成
           _("Set text blue")); // 提示

tb->AddRadioTool(idMenuRedText, _("Red Text"),
           wxIcon(wxT("red_txt"), wxBITMAP_TYPE_ICO_RESOURCE, 16, 16),
           wxNullBitmap,
           _("Set text red"));

和复选按钮不同，单独一个单选按钮没有意义，通常需要接连创建一组，让用户从多个中选择一个（即为单选之意）。

同一工具栏上如有多组单选按钮，除了可考虑使用分隔（见下面小节）在视觉上加以分组之外，并不需要再额外在逻辑上分组，因为工具按钮通常对应到菜单项，而对菜单项，我们已经作了逻辑分组，详见《第5节玩转主菜单》。

3.5 分隔线

tb->AddSeparator(); // 分隔线

3.6 连续代码

以下是在示例项目中， wxToolBarFrame 构造函数尾部，创建工具栏及相应按钮、分隔线的代码片段：

    // 工具栏
    wxToolBar* tb = this->CreateToolBar(); // 创建工具栏
    wxIcon iconQuit = wxIcon(wxT("quit"), wxBITMAP_TYPE_ICO_RESOURCE, 16, 16);
    tb->AddTool(idMenuQuit, _("Quit"), iconQuit, _("Quit the Application"));

    tb->AddSeparator(); // 分隔线

    //复选工具按钮（是否显示鼠标坐标）
    tb->AddCheckTool(idMenuShowMotionInfo, _("Show Info"),
                    wxIcon(wxT("show_info"), wxBITMAP_TYPE_ICO_RESOURCE, 16, 16),
                    wxNullBitmap, // 按钮变灰时显示的图标，由程序自动生成
                    _("Show motion info or no")); // 提示

    tb->AddSeparator(); // 分隔线

    // 单选工具按钮（两个）
    tb->AddRadioTool(idMenuBlueText, _("Blue Text"),
                    wxIcon(wxT("blue_txt"), wxBITMAP_TYPE_ICO_RESOURCE, 16, 16),
                    wxNullBitmap,
                    _("Set text blue"));

    tb->AddRadioTool(idMenuRedText, _("Red Text"),
                    wxIcon(wxT("red_txt"), wxBITMAP_TYPE_ICO_RESOURCE, 16, 16),
                    wxNullBitmap,
                    _("Set text red"));

    tb->Realize(); // 真实展现，最后调用，只需一次

4. 控件状态同步

为了使用方便，GUI 程序往往允许用户从不同控件入口发起操作，在本例，用户通过菜单栏或工具栏，都可以修改文字的颜色。窗体上输出的文字归属 View，但是菜单项或工具按钮的显示状态，也归于 View 范畴，它们的选中状态，必须保持同步。

举例：用户选中 “变帅” 菜单项，则工具栏上 “变帅” 按钮也需要在操作后，变成“被按下”的状态；反过来也一样：用户按下 “变帅” 按钮，则同名的菜单项之前，必须打上勾。这还是复选控件，如果是单选控件，则需要的维护一组控件的状态，会更加啰嗦，容易出错。

因此，无论是大家比较熟悉的 Windows 或苹果的 GUI 系统，还是 Linux 下的各种 GUI 桌面系统，或者是新兴的智能手机 Android 系统，或者是为浏览器前端开发提供支持各种前端库，基本都会提供一套机制，来辅助程序员实现界面组件的状态同步。

GUI 程序有一个共同点：它不可能很忙。有人说，我打开 Word，然后以平均每分钟 120 个汉字，接近 500 次按键的速度打字，这 Word 肯定忙坏了呀？不是的，这点输入对现在的计算机和程序来说真是一点压力没有，程序仍然能在你的指法间隙间，“挤出”一大把无所事事的时间（不信你可以打开 Windows 任务管理器，看看你要能以怎样的打字速度，让 CPU 占用率提高 0.1%？）。

程序这么闲，自然就可以利用起来，闲着也是闲着，不如打打孩子——不是，不如去检查一下，有哪个控件状态不对，我们好把它纠正过来。

这种空闲事件，在很多 GUI 系统（比如 Windows 或 Android）中称为 “Idle-Event” （对应的事件处理器称为 “Idle-Handler”）。我们正在学习的 wxWidgets 又将它细分出一个 “wxUpdateUIEvent”，即专门用来处理用户界面（UI）的控件状态更新（Update）的事件。对应的，绑定事件函数的宏为：“EVT_UPDATE_UI”。

以用户可以切换坐标是否显示这一功能为例，按照 MVC 的划分原则，我们首先需要有的 Model 数据是：

a) 坐标数据 x,y （之前课堂已经添加了）；
b) 是否显示，之前课堂没有添加，因此本课需为框架窗口类加上该成员数据，取名 showMotionInfo，一个 bool 值。

接着，当用户依赖某个操作路径（菜单或工具按钮），发起切换操作时，作为一个GUI开发框架，wxWidget将配合作为一个 GUI 操作系统的 Windows，共同帮我们完成复杂的 Controller 过程（视频里说的那些“线”），最终调用到我们写的事件响应函数，该函数修改作为 Model 数据之一的 showMotionInfo。如何知道将它修改成 true 或 false 呢？也就是说，如何知道用户当前操作是选中或是取消选中呢？仍然得感谢 wxWidgets 和其下的操作系统，它已经将该信息，放在事件数据中的 “IsCheck()” 方法里了。

接受用户输入，修改 Model 数据（showMotionInfo）的示例代码：

// 1 绑定到菜单上：
EVT_MENU(idMenuShowMotionInfo, HelloToolBarFrame::OnShowMotionInfo)

...

// 2 在事件响应函数中，修改 Model，状态信息在事件中：
void HelloToolBarFrame::OnShowMotionInfo(wxCommandEvent& event)
{
    this->showMotionInfo = event.IsChecked(); // 修改 model
}

接下来，程序在某个时刻发现自己很闲，于是它去开始检查并纠正哪个“孩子”（控件）状态不对——但是，它自己并不知道，也不记录具体哪个控件所应该处于正确状态是什么——谁知道，当然只有作为程序员的我们知道，所以程序会自动触发 UpdateUIEvent 事件，让我们在这个事件里去告诉它，某个“孩子”现在的正确状态应该是：在睡觉……如果有十个不同ID的控件需要更新状态，程序会触发十次这样的事件。

以 “idMenuShowMotionInfo” 为例，空闲的程序想知道绑定该ID的菜单项和工具图标当前应该处于什么状态时，它会触发以下的事件函数被调用：

// 3 绑定控件ID
EVT_UPDATE_UI(idMenuShowMotionInfo, HelloToolBarFrame::OnUpdateShowMotionInfo)

...

// 4 在事件中，由程序员告诉程序，当前控件的正确状态（是否选中）
void HelloToolBarFrame::OnUpdateShowMotionInfo(wxUpdateUIEvent& event)
{
    event.Check(this->showMotionInfo); // 有没有选中
}

请对比代码中的 3 和 4，从 “SET/写” 和 “GET/读” 的角度，加以理解。

以上讲的是控件的复选状态，它的状态就是 “选中” 或 “没选中”；对比之下，单选状态稍显复杂。因为单选状态的控件通常成组出现（至少两个），对应的详细状态应该是：“选中哪一个了？”。再次感谢所有 GUI 库，当它们在触发控件的 “UpdateEvent” 时，会带上这个控件的 ID，因此，我们只需检查它是不是我们记录的，用户选中的那个控件ID即可。

比如颜色选择有两项：蓝或红，当用户做出选择，我们就用 Model 数据（selectedColorId）记录下来：

// 5 绑定控件ID，同一组单选控件需要全部绑定到同一个事件函数：
EVT_UPDATE_UI(idMenuBlueText, HelloToolBarFrame::OnUpdateTextColor)
EVT_UPDATE_UI(idMenuRedText, HelloToolBarFrame::OnUpdateTextColor)

...

// 6 记录用户选的是哪个ID
void HelloToolBarFrame::OnTextColorSelected(wxCommandEvent& event)
{
    selectedColorId = event.GetId();
}

对应的，当程序因为闲着也是闲着，又要 “打孩子” 时，我们是这样告诉它哪个 “孩子” 需要被选中，哪个 “孩子” 不需要：

// 7 同样需要绑定一组单选控件（的ID）
EVT_UPDATE_UI(idMenuBlueText, HelloToolBarFrame::OnUpdateTextColor)
EVT_UPDATE_UI(idMenuRedText, HelloToolBarFrame::OnUpdateTextColor)

...

// 8 在事件中，由程序员告诉程序，它来“问”的控件，是不是被选中的那个
void HelloToolBarFrame::OnUpdateTextColor(wxUpdateUIEvent& event)
{
    event.Check(event.GetId() == this->selectedColorId);
}

5 Model 数据

最后，汇总一下本例程用到的 Model 数据：


    int xPos, yPos;
    int selectedColorId = idMenuBlueText;

    bool showMotionInfo = false;

其中，前两项是在之前的课堂定义的。