Qt 为什么不允许主窗体直接设置布局?

初次接触 Qt 时，可能会对一段常见的代码感到费解：

MainWindow::MainWindow(QWidget *parent): QMainWindow(parent) {
// set central widget
centralWidget = new QWidget(this);
centralWidget->setObjectName("centralWidget");
this->setCentralWidget(centralWidget);

// set layout of central widget
verticalLayout = new QVBoxLayout(centralWidget);
verticalLayout->setObjectName("verticalLayout");
verticalLayout->addWidget(...);
}

直觉上，我们会觉得直接把 verticalLayout 设为 MainWindow 的 centralWidget 会更简洁直观：

// 错误代码示范
this->setCentralWidget(verticalLayout);

因为 new 一个新的 QWidget 却只为让它去“包裹”一个“布局”¹看上去是有些“绕”的，但在 Qt 里，这是必须的。这涉及到 Qt 中的 Widget 类型和它们与 Layout 之间的关系。

从布局的角度看，Qt 有两种类型的 widget：一类是普通的 widget，它们可以设置 layout；另一类则是“框架型”容器，它们的布局是预设好且不可修改的，典型的例子就是 QMainWindow，它的布局固定框架结构是：

• QMainWindow
  • menu bar
  • tool bar
  • dock widget
  • status bar
  • central widget

所以我们是不能直接给它 setLayout 的。下表详细地对比了两类 widget:

此外，还需要明确的一点是：Layout 并不是一种容器型的 Widget，QLayout 和 QWidget 是两个独立演化的类族，彼此之间不存在任何继承关系，Layout 的本质是“管理几何关系的算法”。

最后，Layout 是通过“挂靠”到（“依附”于）一个 QWidget 而存在和发挥作用的，不存在一个包含了若干子控件但却不隶属于任何 Widget 的 Layout。

基于以上三点解释，我们重新回看一下上面的问题：

• 既然 QMainWindow 的 setCentralWidget 方法需要的参数类型是 QWidget* widget，则设置一个 Layout 显然是不合法的
• 理论上 QMainWindow 也可以添加一个 setCentralLayout 方法，但这个 API 很像是一个“毛刺”，与整体的 API 设计显得极不协调，因为：
  • 所有 QWidget 都是通过 setLayout 设置布局的，这个 API 势必“干预”到了基子控件的内部实现，破坏了子控件的“封装”
  • 承接上一点，既然 Layout 必须“挂靠”到一个 QWidget，可以想象，setCentralLayout 方法的实现也还是得先 new 一个 widget 出来再 setLayout，如果封装起来，用户就没有机会控制或选择 new 一个什么 widget 出来了。

总之，在这个问题上，可以看出 Qt 的设计理念是：

一个 widget 要么可以设置自己（整体且唯一）的布局，然后在布局里再去嵌套其他的子 widget 和子 layout，要么就是内部结构固定，不可设置布局，也不可“干预”其“组成部分”的布局，“组成部分”的布局应留给开发者设置，但布局又不可以独立存在，它必须依附于一个 Widget，故而才出现了“new 一个新的 QWidget 却只为让它去包裹一个布局¹”的情况，应该说这种情形是在 Qt 工整而严谨的 API 设计下衍生出的一种正常表现，习惯了也就不会觉得怪异了。