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🌟项目分析

• 需求：为Linux环境下提供可便捷使用的虚拟键盘
• OS环境：Windows 7/11、CentOS 7
• 开发语言：Qt/C++
• IDE：QtCreator 、Qt5.14.2
• 功能：支持中/英文/数字键盘输入、支持中文拼音输入法、支持半/全角标点输入

🌟实现方式

• 方式一：调用第三方程序。windows下调用系统自带虚拟键盘。Linux下通过安装第三方虚拟键盘OnKeyboard，在程序中调用
  

• 方式二：使用Qt自带虚拟键盘。通过引入虚拟键盘模块，检测到程序内的输入控件焦点后，自动显示。
  

• 方式三：自定义虚拟键盘。设计虚拟键盘布局，实现键盘按键效果，接入谷歌中文拼音库。
  
  本文接下来主要讲解方式三的实现。

🌟开发流程

• 谷歌中文拼音库编译：
  1. 点击此处下载项目源码。
     
  2. 打开QtCreator，导入该项目。在pinyinime.pro中添加下面命令CONFIG += staticlib。选择qmake并构建，在构建目录中可以看到，生成两个库文件：pinyinime.dll和pinyinime.lib，这两个库文件即为使用谷歌拼音库所需。
     
• 新建虚拟键盘项目：
  1. 创建QWidget项目。
     
     2.选择构建套件。
     
  2. 在项目路径下，创建文件夹lib、include、build、bin。拷贝生成的pinyinime.dll放入bin文件夹下，pinyinime.dll放入lib文件夹下。将pinyinime项目的src文件夹中所有文件拷贝到include文件夹中。
     
  3. 修改VirtualKeyboard.pro文件，设置项目构建配置、可执行文件生成路径、第三方依赖引用、头文件引用。

QT       += core guigreaterThan(QT_MAJOR_VERSION, 4): QT += widgetsCONFIG += c++17
CONFIG -= debug_and_release# You can make your code fail to compile if it uses deprecated APIs.
# In order to do so, uncomment the following line.
#DEFINES += QT_DISABLE_DEPRECATED_BEFORE=0x060000    # disables all the APIs deprecated before Qt 6.0.0DESTDIR += $$PWD/binINCLUDEPATH += $$PWD/includeSOURCES += \main.cpp \keyboard.cppHEADERS += \keyboard.hFORMS += \keyboard.ui# Default rules for deployment.
qnx: target.path = /tmp/$${TARGET}/bin
else: unix:!android: target.path = /opt/$${TARGET}/bin
!isEmpty(target.path): INSTALLS += targetwin32:CONFIG(release, debug|release): LIBS += -L$$PWD/lib/ -lpinyinime
else:win32:CONFIG(debug, debug|release): LIBS += -L$$PWD/lib/ -lpinyinimedINCLUDEPATH += $$PWD/include
DEPENDPATH += $$PWD/include

• 虚拟键盘UI设计：

  1. 利用StackedWidget分别存放中/英文、数字、符号所对应的界面。
  2. 留出一个布局控件，用于存放候选词显示控件。
  3. 候选词数量级较小，通过使用QListWidget横向展示即可实现需求。
  4. 自定义标题栏，为了方便后期更换样式，适应使用场景。下面展示三种方式的键盘布局。
     
     
     

• 候选词类设计：

  1. 继承QListWidget，重写接口和信号。
  2. 集成对于谷歌拼音库的调用。

• 下面是关键代码展示：

//调用谷歌拼音库搜索，获取候选词
QList<QString> CandidateWidget::search(const QString &pinyinPrefix)
{QList<QString> candidateList;// 1. 转换拼音前缀为小写QString normalizedPrefix = pinyinPrefix.toLower();// 重置搜索im_reset_search();// 4. 搜索拼音对应的汉字候选QByteArray bytearray(normalizedPrefix.toUtf8());char *pinyin(bytearray.data());size_t cand_num = im_search(pinyin, bytearray.size());// 5. 获取候选词char16 *cand_buf = new char16[max_decoded_length];for (size_t i = 0; i < cand_num; i++){char16 *cand = im_get_candidate(i, cand_buf, max_decoded_length);if (cand){QString candidateStr = QString::fromUtf16(cand);if (i == 0) candidateStr.remove(0, im_get_fixed_len()); // 去除固定拼音部分candidateList.append(candidateStr); // 加入候选词列表}}// 6. 释放资源delete[] cand_buf;// 7. 返回候选词列表return candidateList;
}

• 项目主体类设计：

1. 考虑到对于内存的管理以及场景的评估，这里将其封装成了单例工具类，方便在项目中使用。
2. 实现候选词模块的嵌入。
3. 实现UI中按键的响应函数，以及不同键盘布局之间的跳转。
4. 处理焦点变化，实现实时检测焦点，可以动态更换交互控件。（需要在主应用中重写事件过滤器，检测焦点进入事件。并区分使用交互控件，发出全局焦点变化信号）

展示关键部分代码：

//单例类的实现方式：
//Keyboard.h
public:// 获取单例实例static Keyboard *getInstance(QWidget *parent = nullptr);// 销毁单例实例static void destroyInstance();
private://声明静态实例static Keyboard* m_instance;//存放候选词ListWidgetCandidateWidget *m_pChineseWidget;  //Keyboard.cpp
// 定义静态实例
Keyboard* Keyboard::m_instance = nullptr;
// 获取单例实例
Keyboard* Keyboard::getInstance(QWidget *parent)
{if (m_instance == nullptr) {m_instance = new Keyboard(parent);}return m_instance;
}void Keyboard::destroyInstance()
{if (m_instance != nullptr){delete m_instance;m_instance = nullptr;}
}void initWidget(){....m_pChineseWidget = new CandidateWidget;m_pChineseWidget->setSizePolicy(QSizePolicy::Ignored, QSizePolicy::Ignored);ui->horizontalLayout_Chinese->addWidget(m_pChineseWidget);//嵌入候选词显示列表...connect(GlobalSignalManager::getInstance(),&GlobalSignalManager::focusChanged,this,&Keyboard::onFocusReceived,Qt::UniqueConnection);//绑定全局的焦点变化信号和焦点处理函数}void Keyboard::onFocusReceived(QWidget* newWidget,int type) {//我的主应用中有5中类型的交互控件，需要分别处理if (newWidget && m_currentTarget!=newWidget ) {if(m_currentTarget){disconnect(this,nullptr,m_currentTarget,nullptr);}// 保存当前聚焦控件LogDebug << "receive new WIDGET"<<newWidget->objectName();m_currentTarget = newWidget;switch (type) {case 0:{connect(this,&Keyboard::operateText,dynamic_cast<CustomLineEdit*>(m_currentTarget),&CustomLineEdit::operateTextSlot);break;}case 1:{connect(this,&Keyboard::operateText,dynamic_cast<CustomPlainTextEdit*>(m_currentTarget),&CustomPlainTextEdit::operateTextSlot);break;}case 2:{connect(this,&Keyboard::operateText,dynamic_cast<QLineEdit*>(m_currentTarget),[=](QString opt,QString text){
//                static QElapsedTimer timer;
//                if (timer.elapsed() < 100) {
//                    return;  // 节流机制：忽略100毫秒内的多次输入
//                }
//                timer.restart();if(opt == "insert"){dynamic_cast<QLineEdit*>(m_currentTarget)->insert(text);}else if(opt == "backspace"){if(!dynamic_cast<QLineEdit*>(m_currentTarget)->text().isEmpty()){dynamic_cast<QLineEdit*>(m_currentTarget)->backspace();}}});break;}case 3:{connect(this,&Keyboard::operateText,dynamic_cast<QPlainTextEdit*>(m_currentTarget),[=](QString opt,QString text){
//                static QElapsedTimer timer;
//                if (timer.elapsed() < 100) {
//                    return;  // 节流机制：忽略100毫秒内的多次输入
//                }
//                timer.restart();if(opt == "insert"){dynamic_cast<QPlainTextEdit*>(m_currentTarget)->insertPlainText(text);}else if(opt == "backspace"){if(!dynamic_cast<QPlainTextEdit*>(m_currentTarget)->toPlainText().isEmpty()){dynamic_cast<QPlainTextEdit*>(m_currentTarget)->undo();}} else if(opt == "enter"){dynamic_cast<QPlainTextEdit*>(m_currentTarget)->insertPlainText("\n");}});break;}case 4:{connect(this,&Keyboard::operateText,dynamic_cast<QTextEdit*>(m_currentTarget),[=](QString opt,QString text){
//                static QElapsedTimer timer;
//                if (timer.elapsed() < 100) {
//                    return;  // 节流机制：忽略100毫秒内的多次输入
//                }
//                timer.restart();if(opt == "insert"){dynamic_cast<QTextEdit*>(m_currentTarget)->insertPlainText(text);} else if(opt == "backspace"){if(!dynamic_cast<QTextEdit*>(m_currentTarget)->toPlainText().isEmpty()){dynamic_cast<QTextEdit*>(m_currentTarget)->undo();}} else if(opt == "enter"){dynamic_cast<QTextEdit*>(m_currentTarget)->insertPlainText("\n");}});break;}default:break;}}//MianWindow.cpp
//主程序的事件过滤
bool MainWindow::eventFilter(QObject *obj, QEvent *event)
{if (event->type() == QEvent::FocusIn) {if (dynamic_cast<CustomLineEdit*>(obj)) {LogDebug << obj->objectName() << " gained focus.";// 这里可以处理焦点事件emit GlobalSignalManager::getInstance()->focusChanged(qobject_cast<QWidget*>(obj),0);}else if(dynamic_cast<CustomPlainTextEdit*>(obj)){LogDebug << obj->objectName() << " gained focus.";emit GlobalSignalManager::getInstance()->focusChanged(qobject_cast<QWidget*>(obj),1);}else if(dynamic_cast<QLineEdit*>(obj)){LogDebug << obj->objectName() << " gained focus.";emit GlobalSignalManager::getInstance()->focusChanged(qobject_cast<QWidget*>(obj),2);}else if(dynamic_cast<QPlainTextEdit*>(obj)){LogDebug << obj->objectName() << " gained focus.";emit GlobalSignalManager::getInstance()->focusChanged(qobject_cast<QWidget*>(obj),3);}else if(dynamic_cast<QTextEdit*>(obj)){LogDebug << obj->objectName() << " gained focus.";emit GlobalSignalManager::getInstance()->focusChanged(qobject_cast<QWidget*>(obj),4);}} else if (event->type() == QEvent::FocusOut) {if (dynamic_cast<CustomLineEdit*>(obj)) {
//            LogDebug << obj->objectName() << "lost focus.";}}return QWidget::eventFilter(obj, event); // 确保事件传递给基类
}
}

🌟PinYinIMe接口描述

1. 启动解码引擎

bool im_open_decoder(const char *fn_sys_dict, const char *fn_usr_dict);

• fn_sys_dict: 系统字典，可以直接使用谷歌自带的字典dict_pinyin.dat
• fn_usr_dict: 用户字典，用户自己定义的字典
  成功启动引擎时接口返回true。

bool im_open_decoder_fd(int sys_fd, long start_offset, long length,const char *fn_usr_dict);

上一个函数的变形。

• sys_fd: 系统字典的文件描述符
• start_offset: 系统字典文件描述符的偏移位置
• length: 系统字典文件读取的长度
• fn_usr_dict: 用户字典

2. 关闭解码引擎

void im_close_decoder();

3. 设置输入输出上限

void im_set_max_lens(size_t max_sps_len, size_t max_hzs_len);

如果本函数未被调用，则使用默认参数。举例说明该函数的作用，对于显示屏幕大小受限制，
显示部件可以只显示确定数量的输入字母来解码， 以及确定数量的中文来显示。
如果用户添加一个新字母之母， 输入的所有字母或输出的中文数量超过了设置的上限， 则引擎会不理踩
新添加的字母。

• max_sps_len: 输入拼音字母的最大长度
• max_hzs_len: 解码中文字符的最大长度

4. 清除缓冲

void im_flush_cache();

因为引擎在运行时，为是达到最好的性能，一些数据有保存至内存中，所以有必要时需要清除掉。

5. 搜索

size_t im_search(const char* sps_buf, size_t sps_len);

本函数用于搜索匹配字母的候选中文。当要搜索的字母的前缀与先前的搜索字母一样，引擎默认会在先前的
搜索结果中进行搜索。如果用户需要开启新的搜索，可以先调用im_reset_search()接口。

• sps_buf: 拼音字母
• sps_len: 字母长度
• 返回候选数

6. 删除

size_t im_delsearch(size_t pos, bool is_pos_in_splid, bool clear_fixed_this_step);

对当前查找结果执行删除操作， 然后再重新查找。

• pos: 拼音字母的位置或者是搜索结果ID
• is_pos_in_splid: 申明pos参数是字母位置还是搜索结果ID
• clear_fixed_this_step:
• 返回候选数量

7. 初始化查找结果

void im_reset_search();

8. 获取输入的拼音字母

const char *im_get_sps_str(size_t *decoded_len);

• decoded_len: 保存返回拼音字母的长度arsed.
• 返回拼音字母

9. 获取候选字符串

char16* im_get_candidate(size_t cand_id, char16* cand_str, size_t max_len);

• cand_id: 获取候选字符串的ID号，从0开始，通常ID为0是匹配度最高的
• cand_str: 用于保存选择字符串的缓冲区
• max_len: 缓冲区最大长度
• 成功返回缓冲区地址cand_str，失败返回NULL.

🌟项目展示


如果有兴趣，下载源码，并尝试优化 ：）