【AI时代速通QT】第五节：Qt Creator如何引入第三方库，以OpenCV为例-EW帮帮网

在软件开发的世界里，几乎没有哪个大型项目是完全从零开始、闭门造车完成的。无论是为了实现复杂的功能，还是为了加快开发速度，我们都不可避免地需要站在巨人的肩膀上——使用第三方库。对于C++开发者，尤其是使用Qt框架构建图形化界面（GUI）应用的工程师来说，掌握如何优雅、高效地将强大的第三方库集成到自己的项目中，是一项至关重要的核心技能。

OpenCV（Open Source Computer Vision Library）作为计算机视觉领域最负盛名、功能最强大的开源库，是无数图像处理、机器学习、视频分析应用的首选。而Qt则以其跨平台、功能完善、开发体验优秀而著称。将OpenCV强大的计算能力与Qt精美的交互界面相结合，便能创造出专业、强大的桌面应用程序。

然而，对于许多初学者来说，配置过程中的各种路径问题、链接器错误、运行时DLL丢失等问题，常常像一道道难以逾越的鸿沟，令人望而生畏。本教程的目的，就是为您彻底扫清这些障碍。

我们将以一个全新的Qt Widgets项目为例，手把手、一步步地演示如何将OpenCV库集成进来。本教程不仅仅是步骤的罗列，更会深入解释每个步骤背后的“为什么”，让您知其然，更知其所以然。读完本篇文章，您将掌握：

（1）规范的项目文件组织方式：学习如何管理第三方库文件，让您的项目结构清晰、可移植。

（2）Qt项目文件（.pro）的核心配置：精通`INCLUDEPATH`（头文件路径）和`LIBS`（库文件）的设置，包括如何使用相对路径和进行Debug/Release的区分配置。

（3）解决经典的运行时DLL丢失问题：深入理解动态链接库（DLL）的加载机制，并学会三种以上解决该问题的有效方法。

（4）编写简单的测试代码验证集成效果：通过一个“打开图片并显示”的简单实例，完成从配置到运行的闭环。

准备好了吗？让我们开始这段奇妙之旅吧！

一、第一步：万事开头难 - 准备工作

在敲下第一行配置代码之前，我们需要做好充分的准备。这包括准备OpenCV库文件、创建一个新的Qt项目以及建立一个科学合理的文件目录结构。

1.1 获取并“安装”OpenCV

首先，您需要从[OpenCV官方网站](https://opencv.org/releases/)下载适用于您开发环境（例如Windows）的预编译版本。官网默认提供的是 MSVC 版本。下载下来通常是一个可执行文件，运行它，其实质是一个自解压程序，会将其中的文件解压到您指定的目录。

解压后，您会得到一个名为`opencv`的文件夹，其核心内容位于`build`子目录中。我们需要其中的三个部分：

- `opencv/build/include`: 这里存放着所有的OpenCV头文件（`.h`和`.hpp`）。

- `opencv/build/x64/vc15/lib` (路径中的`x64/vc15`可能因您的系统和编译器版本而异): 这里存放着链接时所需的库文件（`.lib`）。

- 通常您会看到两个版本，如`opencv_world320.lib`（用于Release模式）和`opencv_world320d.lib`（用于Debug模式，注意末尾的'd'）。

- `opencv/build/x64/vc15/bin`: 这里存放着程序运行时真正依赖的动态链接库文件（`.dll`）。

1.2 创建一个新的Qt项目

打开Qt Creator，创建一个新的项目：

（1）`File` -> `New Project`

（2）选择 `Application (Qt)` -> `Qt Widgets Application`。

（3）为项目命名，例如`testqt`，并选择一个项目创建路径。

（4）选择构建系统为`qmake`。

（5）其他步骤保持默认设置，一直点击“Next”直到完成。

1.3 建立专业的项目目录结构

这是至关重要的一步，一个好的目录结构能让您的项目瞬间变得专业和易于管理。根据您提供的示例，我们将采用一种常见的源码与依赖分离的结构。

假设您的项目完整路径为 `D:/MyProjects/testqt/`。我们在此根目录下创建如下结构：

D:/MyProjects/

|-- 3rdparty/ <-- 新建一个文件夹，统一存放所有第三方库

| |-- opencv/

| |-- include/ <-- 用于存放OpenCV的头文件

| |-- lib/ <-- 用于存放OpenCV的.lib文件

| |-- bin/ <-- 用于存放OpenCV的.dll文件

|

|-- testqt/ <-- 这是我们的Qt项目目录

| |-- testqt.pro <-- Qt项目配置文件

| |-- main.cpp

| |-- widget.h

| |-- widget.cpp

| |-- widget.ui

然后，将我们之前从OpenCV解压目录中找到的文件，按需复制过来：

（1）将`opencv/build/include`下的所有内容，复制到 `D:/MyProjects/3rdparty/opencv/include/` 目录下。

（2）将`opencv/build/x64/vc15/lib`下的`opencv_world320.lib`和`opencv_world320d.lib`，复制到 `D:/MyProjects/3rdparty/opencv/lib/` 目录下。

（3）将`opencv/build/x64/vc15/bin`下的`opencv_world320.dll`和`opencv_world320d.dll`，复制到 `D:/MyProjects/3rdparty/opencv/bin/` 目录下。

为什么要这样做？

（1）可移植性：`testqt`项目通过相对路径引用`3rdparty`中的库，只要保持这个相对文件结构，您可以将`MyProjects`这个根目录拷贝到任何电脑上，项目都能直接编译运行。

（2）版本锁定：项目使用的OpenCV版本被清晰地锁定在`3rdparty`中，避免了系统环境变量中可能存在的其他版本干扰。

（3）结构清晰：项目代码（`testqt`）与第三方依赖（`3rdparty`）完全分离，一目了然。

准备工作完成！我们的项目现在“万事俱备，只欠东风”——配置`.pro`文件。

二、第二步：核心操作 - 配置.pro文件

`.pro`文件是Qt项目的“心脏”，它通过`qmake`工具告诉编译器如何构建我们的应用程序。我们需要在这里告诉编译器两件重要的事情：

（1）去哪里找OpenCV的头文件（`INCLUDEPATH`）。

（2）需要链接哪个OpenCV的库文件（`LIBS`）。

我们介绍两种配置方式：图形化向导和手动编辑。强烈推荐学习并使用第二种手动编辑的方式。

2.1 方式一：图形化向导（适合初次体验）

Qt Creator提供了一个方便的向导来添加库。

（1）在项目文件树上右键点击项目根节点，选择`Add Library...`。

（2）选择`External Library`，点击`Next`。

（3）在`Library file`字段，点击`Browse...`，导航到我们项目中的`3rdparty/opencv/lib/`目录，选择`opencv_worldXXX.lib`（先选Release版本的）。

（4）在`Include path`字段，`Browse...`到`3rdparty/opencv/include/`目录。

（5）关键：在`Platform`下拉菜单中，确保勾选了`Windows`（如果您在Windows开发）。取消勾选其他平台。

（6）重要：取消勾选`Add "d" as a suffix for debug version`。因为我们稍后会通过更灵活的方式来手动区分Debug和Release版本，这里不使用它的自动功能。

（7）点击`Next`，然后`Finish`。

此时，打开`.pro`文件，您会看到Qt Creator自动为您添加了类似下面（路径可能是绝对路径）的代码：

这种方法的缺点是，它可能会生成硬编码的绝对路径，不利于项目迁移。因此，我们更推荐下面的手动方式。

2.2 方式二：手动编辑.pro文件（专业且灵活）

手动编辑能让我们对项目有完全的控制，尤其是使用相对路径，这才是专业的做法。

打开`testqt.pro`文件，在文件的末尾添加以下内容，并做更完善的Debug/Release区分处理。

# ===================================================================

# OpenCV Configuration

# ===================================================================


# $$PWD 是一个qmake内置变量，代表.pro文件所在的当前目录(D:/MyProjects/testqt/)。

# 我们使用 '..' 来向上追溯一级目录，从而定位到3rdparty文件夹。

# 这种相对路径的写法，保证了项目的可移植性。


# 1. 指定头文件路径

INCLUDEPATH += $$PWD/../3rdparty/opencv/include


# 2. 指定库文件路径和具体库文件

# 使用CONFIG来实现Debug和Release模式的区分配置


CONFIG(debug, debug|release) {

    # Debug模式下

    # -L: 指定库文件所在的目录 (L for Library Path)

    # -l: 指定具体的库文件名，省略前缀'lib'和后缀'.lib' (l for library)

    #     例如 opencv_world320d.lib -> -lopencv_world320d

    LIBS += -L$$PWD/../3rdparty/opencv/lib -lopencv_world320d

} else {

    # Release模式下

    LIBS += -L$$PWD/../3rdparty/opencv/lib -lopencv_world320

}

> 代码解读：

> - `$$PWD/../3rdparty/opencv/lib`：这是精髓所在。`$$PWD`是`D:/MyProjects/testqt/`，`..`让路径上溯一层到`D:/MyProjects/`，然后再进入`3rdparty/opencv/lib`。这样无论`MyProjects`目录在哪里，路径都是正确的。

> - `INCLUDEPATH += ...`：将OpenCV `include`目录添加到项目的头文件搜索路径列表中。编译器在编译时，会到这个目录下去寻找`#include`的头文件。

> - `CONFIG(debug, debug|release) { ... } else { ... }`：这是一个条件判断语句。当项目以Debug模式构建时（`debug`条件成立），执行第一个代码块；当以Release模式构建时，执行`else`中的代码块。

> - `LIBS += -L<path> -l<name>`：这是链接器指令。

> - `-L`后面跟着的是库文件所在的目录路径。

> - `-l`后面跟着的是**库的名称**（去掉了`lib`前缀和`.lib`或`.a`后缀）。链接器会根据这个名称自动寻找对应的文件（如`libopencv_world455d.lib`）。

完成编辑后，务必执行qmake。右键点击项目根节点，选择`Run qmake`。这一步会使您的`.pro`文件修改生效，重新生成Makefile。

至此，编译环境已经配置完毕。如果现在点击“编译”，只要代码中没有语法错误，项目应该能够成功通过编译，不会再报“找不到头文件”或“未定义的引用”这类链接错误了。

三、第三步：小试牛刀 - 编写代码并编译

配置完成，是时候写几行代码来验证我们的劳动成果了。根据您在`qtcreator引入第三方opencv库和头文件路径.md`中的描述，我们进行一个最简单的测试：在程序启动时，直接调用OpenCV的函数来创建一个窗口。

我们将修改`main.cpp`文件，因为这个测试不依赖于`widget.ui`上的任何控件。

3.1 修改`main.cpp`

打开`main.cpp`，添加OpenCV的头文件，并在显示主窗口前加入OpenCV的测试代码。

// main.cpp


#include "widget.h"

#include <QApplication>


// 1. 引入OpenCV核心头文件

#include <opencv2/opencv.hpp>


int main(int argc, char *argv[])

{

    QApplication a(argc, argv);


    // 2. 添加OpenCV测试代码

    // 使用cv命名空间

    // 创建一个名为 "open cv" 的窗口

    cv::namedWindow("open cv");


    Widget w;

    w.show();


    // 3. 最终返回Qt事件循环

    return a.exec();

}

> 代码解释：

> - `#include <opencv2/opencv.hpp>`：包含了使用OpenCV所需的所有核心功能。

> - `cv::namedWindow("open cv");`：这是OpenCV的一个函数，它的作用就是创建一个可以显示图像的窗口。在我们的测试中，调用这个函数本身就是一种验证。如果程序能够编译链接通过，并成功运行到这一行，就说明我们对库的配置（`.lib`文件链接）是正确的。

3.2 编译项目

现在，点击Qt Creator左下角的“锤子”图标（或按`Ctrl+B`）来编译项目。如果前面的`.pro`文件配置无误，编译过程应该会顺利通过，在输出栏看到绿色的“编译完成”信息。

编译成功在这一步意义重大：

（1）头文件找到了：`#include <opencv2/opencv.hpp>`没有报错，说明`INCLUDEPATH`配置正确。

（2）库函数链接成功了：编译链接阶段没有报`undefined reference to cv::namedWindow`之类的错误，说明`LIBS`配置正确，链接器成功在`.lib`文件中找到了函数的声明。

四、第四步：临门一脚 - 运行与问题排查

编译成功只代表“蓝图”没问题，但程序能否顺利“运行”是另一回事。点击绿色的“运行”按钮（或按`Ctrl+R`），下面运行成功的界面：

但是您有**极大概率**会遇到程序闪退，或者看到一个Windows系统弹窗，提示“无法启动此程序，因为计算机中丢失 opencv_world320d.dll”。

恭喜您，遇到了新手最常见，也是最经典的问题！

4.1 问题根源：编译时链接 vs 运行时加载

为什么会这样？我们需要理解静态库（`.lib`）和动态库（`.dll`）的区别：

- 编译时：编译器通过`.lib`文件（我们的“地址簿”）知道了`cv::namedWindow`等函数是真实存在的，并记录下它们位于哪个DLL中。因此编译能够成功。

- 运行时：当您的`testqt.exe`程序开始执行时，操作系统（Windows）的加载器会尝试去加载该程序所依赖的所有`.dll`文件。它会按照一定的顺序搜索这些文件，默认的搜索路径包括：**1. 程序所在目录**；2. 系统目录（System32等）；3. `PATH`环境变量中指定的目录。

我们的`opencv_world320d.dll`文件安安稳稳地躺在`D:/MyProjects/3rdparty/opencv/bin`目录下，而我们生成的`testqt.exe`在另一个单独的`build-testqt-Desktop.../debug`构建目录里。操作系统加载器在默认搜索路径中找不到所需的DLL，于是程序启动失败。

4.2 解决方案

知道了原因，解决办法就清晰了：我们必须让操作系统在运行时能找到我们的DLL文件。这里提供三种由浅入深、从“临时工”到“正规军”的解决方案。

4.2.1 方案一：简单粗暴法 - 手动复制DLL

最直观的方法，就是缺啥补啥。

（1）找到您的项目构建目录，例如`build-testqt-Desktop_Qt_5_15_2_MinGW_64_bit-Debug/debug`。

（2）进入我们之前准备的`D:/MyProjects/3rdparty/opencv/bin`目录。

（3）将`opencv_world320d.dll`复制到上述的`debug`文件夹中（与`testqt.exe`文件放在一起）。

（4）如果是Release模式，则将`opencv_world320.dll`复制到`release`文件夹中。

再次运行程序，现在它应该可以正常启动了！您会看到两个窗口：一个是Qt的空白主窗口，另一个则是一个标题为“open cv”的OpenCV窗口。

- 优点：立竿见影，易于理解。

- 缺点：非常繁琐。每次“Clean”项目后，构建目录被清空，您都需要重新手动复制一次。不专业，且容易遗忘。

4.2.2 方案二：Qt Creator的优雅之道 - 配置运行环境

既然问题出在“工作目录”，我们可以在Qt Creator中直接为我们的程序指定一个“聪明”的工作目录。

（1）点击Qt Creator左侧的`Projects`图标，进入项目配置模式。

（2）确保当前选中的是您的构建套件（Kit），在`Build & Run`下选择`Run`标签页。

（3）找到`Run`设置中的`Working directory`字段。

（4）点击`Browse...`，将其路径设置为我们存放DLL的目录：`D:/MyProjects/3rdparty/opencv/bin`。

再次运行，程序也能成功启动。

- 优点：一次配置，永久生效（在Qt Creator内部）。无需手动复制文件，项目更整洁。

- 缺点：此设置仅在Qt Creator内部通过“运行”按钮启动时有效。如果您直接去`build`目录双击`.exe`文件，它依然会因为找不到DLL而无法运行。这对于最终发布程序是不够的。

4.2.3 方案三：终极方案 - 编写构建后脚本（推荐）

这是最专业、最一劳永逸的方法。我们通过修改`.pro`文件，让`qmake`在每次成功编译链接之后，自动执行一个复制命令，将所需的DLL文件拷贝到可执行文件的旁边。

在`.pro`文件末尾添加以下代码：

# ===================================================================

# Post-build step: Copy DLLs

# ===================================================================

# 自定义一个函数，用于拷贝文件

defineTest(copy_dll) {

    # $$1: source file, $$2: destination directory

    # QMAKE_POST_LINK 是一个特殊变量，它会在链接步骤后执行命令

    # 使用$$shell_path将路径中的'/'转换为'\'以兼容windows的copy命令

    QMAKE_POST_LINK += $$quote(cmd /c copy /y $$shell_path($$1) $$shell_path($$2))

    return(true)

}


# 获取DLL的源目录和目标目录

DLL_SOURCE_DIR = $$PWD/../3rdparty/opencv/bin

# $$OUT_PWD是qmake变量，指向构建输出目录(debug或release)

DEST_DIR = $$OUT_PWD


# 根据构建模式拷贝对应的DLL

CONFIG(debug, debug|release) {

    copy_dll($$DLL_SOURCE_DIR/opencv_world320d.dll, $$DEST_DIR)

} else {

    copy_dll($$DLL_SOURCE_DIR/opencv_world320.dll, $$DEST_DIR)

}

> 注意：如果您的Qt版本或环境配置不同，`cmd /c copy`可能需要调整。一个更跨平台的做法是使用`$$QMAKE_COPY`。为了简洁易懂，此处使用Windows原生的`copy`命令作为示例。

修改后，再次`Run qmake`，然后重新编译您的项目。编译完成后，去`build/.../debug`目录查看，您会发现`opencv_world320d.dll`已经自动出现在那里了！

- 优点：完全自动化，一劳永逸。无论是从Qt Creator运行，还是直接双击exe，或者将`build`目录打包发给别人，都能完美运行。这是软件发布的标准做法。

- 缺点：`.pro`文件配置稍微复杂一点，但一次配置，终身受益。

总结

通过以上四个步骤，您已经成功地将强大的OpenCV库“嫁接”到了您的`testqt`项目中，并掌握了从配置、编码到部署的全流程。让我们回顾一下成功的关键：

（1）精心准备：建立清晰的、源码与依赖分离的目录结构（`testqt`与`3rdparty`），是项目清晰、可移植的基石。

（2）精确制导：通过手动编辑`.pro`文件，使用`$$PWD/..`相对路径和`CONFIG`条件编译，精确地告诉编译器头文件和库文件的位置，并区分Debug/Release。

（3）对症下药：深刻理解DLL的运行时加载机制，从而选择最适合的方案（推荐自动拷贝DLL的构建后脚本）来解决“找不到DLL”的经典问题。

这个流程不仅适用于OpenCV，它几乎适用于任何您想在Qt中使用的第三方C++库。掌握了这套方法，就等于打通了Qt与其他无数优秀C++生态库连接的“任督二脉”。

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【AI时代速通QT】第五节：Qt Creator如何引入第三方库，以OpenCV为例

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