Day3 教学示例：增强版计算器接入 + QMainWindow/QSS 两版参考实现

- calculator_designer_ext（Day2 增强版：表达式求值 + 括号，递归下降解析器）接入 cmake
- calculator_mainwindow（Day3 上午）：增强版计算器装进 QMainWindow，
  菜单/状态栏/历史停靠窗，纯代码 + 显式 connect，与 mainwindow_showcase 形成坑卡对照
- calculator_mainwindow_qss（Day3 下午）：上午版 + QSS 双主题美化（按键分色/伪状态/深浅切换）
- 验证 mainwindow_showcase（QMainWindow 六大组件综合演示，.ui + .qrc）
- OUTLINE_4DAY.md / ASSIGNMENTS.md Day3 衔接增强版起点 + 参考实现指引
- 补提交 Day2 calculator/ 与 calculator_designer/ 参考实现（CMakeLists 已引用）
- 全量构建 28/28，4 目标离屏自测退出码 0

Co-Authored-By: Claude Opus 4.8 (1M context) <noreply@anthropic.com>

docs/teaching/examples/calculator_designer/README.md

@@ -0,0 +1,59 @@
+# 简易计算器 —— Qt Designer 表单对照版
+
+> 对应教案 [`OUTLINE_4DAY.md`](../../OUTLINE_4DAY.md) Day2 下午「项目案例：简易
+> 计算器」。与 [`../calculator/`](../calculator/README.md)（纯代码 `QGridLayout`
+> 版）对照阅读：**界面搭建方式换了，业务逻辑一字不差**——`onDigit`/`onOperator`/
+> `onEquals`/`onClear`/`onBackspace`/`compute` 全部照搬。手工维护，非生成产物。
+
+## 与代码版的唯一区别：界面从哪来
+
+| | 代码版 `qt_calculator.cpp` | Designer 版 `qt_calculator_designer.cpp` |
+|---|---|---|
+| 控件树+布局 | `buildKeypad()` 手写 `new QPushButton` + `QGridLayout::addWidget` | `calculator_designer.ui`（Designer 表单 XML）+ `uic` 编译期生成 `ui_calculator_designer.h` + `setupUi(this)` 一次建好 |
+| 找控件 | 局部变量/成员指针 | `ui->btn7`、`ui->display` ……（objectName 对应成员名） |
+| 构建开关 | `AUTOMOC ON` | `AUTOMOC ON` **+ `AUTOUIC ON`**（CMake 自动跑 `uic`） |
+| 业务逻辑 | 状态机 | 完全相同 |
+
+## ★ 新增知识点：Designer 表单的「自动连接」
+
+`ui->setupUi(this)` 内部会调用 `QMetaObject::connectSlotsByName(this)`：只要
+类里有名为 `on_<objectName>_<signal>()` 的槽（比如 `on_btnClear_clicked()`），
+Qt 会**自动**把表单里 `objectName` 为 `btnClear` 的控件的 `clicked()` 信号连上去，
+不需要手写 `connect()`。这是信号槽的第三种写法（前两种见 `../calculator/`）。
+
+**本示例故意不用这个自动连接**，全部改成显式 `connect()`——原因是当天的坑卡：
+
+- 坑：表单里把按钮 `objectName` 从 `btnClear` 改成 `btnReset`，`on_btnClear_clicked()`
+  这个槽**不报编译错误、不报运行时错误**，只是从此再也不会被调用——`connectSlotsByName`
+  找不到匹配的 `objectName` 时只是静默跳过。这是「静默失败」坑点家族的第三个成员
+  （前两个是旧 `SIGNAL()/SLOT()` 字符串语法、重复 `connect`）。
+- 结论：显式 `connect()` 虽然多写几行，但改名/删控件时编译器/IDE 能帮你追踪引用，
+  排查成本远低于依赖命名约定的隐式连接。项目里**推荐显式 connect**，`on_xxx_yyy()`
+  自动连接更适合 Qt Designer 快速原型阶段。
+
+## 验证方式（自测模式）
+
+```bash
+QT_QPA_PLATFORM=offscreen tools/run_qt.sh qt_calculator_designer
+# 自测用例与 ../calculator/ 完全一致：「7+3=10」「6÷0=Error」「4.5+0.5=5」
+# 「12 退格→1」「2+3+4=9（链式运算）」，全部通过退出码 0
+tools/run_qt.sh qt_calculator_designer    # 有 X 环境：完整交互
+```
+
+## 课堂讲解建议
+
+1. 先展示 `.ui` 文件本身是纯 XML（`<widget class="QPushButton" name="btn7">…`）——
+   Qt Designer 只是这份 XML 的图形化编辑器，不是什么黑魔法；
+2. 对照 `../calculator/qt_calculator.cpp` 的 `buildKeypad()`，逐行说明
+   `uic` 把这份 XML 翻译成了等价的 C++ 建控件代码（`build/` 里能翻出真实生成的
+   `ui_calculator_designer.h` 验证）；
+3. 演示自动连接的坑：把 `.ui` 里某个按钮的 `name` 改掉，重新构建，点击按钮
+   没反应——现场复现「改名静默失效」；
+4. 讨论：两种方式怎么选？—— 快速原型/美术同学调界面用 Designer 更直观；
+   逻辑复杂、控件数量随数据动态变化（比如 Day5 的表格行）就必须手写代码搭建，
+   `.ui` 表单描述不了「运行时循环创建 N 个控件」。
+
+## 参考
+
+- 代码布局对照版：[`../calculator/`](../calculator/README.md)
+- Qt 官方 Widgets 表单机制：`uic`（User Interface Compiler）+ `QMetaObject::connectSlotsByName`

docs/teaching/examples/calculator_designer/calculator_designer.ui

@@ -0,0 +1,164 @@
+<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
+<ui version="4.0">
+ <class>CalculatorForm</class>
+ <widget class="QWidget" name="CalculatorForm">
+  <property name="geometry">
+   <rect>
+    <x>0</x>
+    <y>0</y>
+    <width>358</width>
+    <height>320</height>
+   </rect>
+  </property>
+  <property name="windowTitle">
+   <string>简易计算器（Designer 版）</string>
+  </property>
+  <layout class="QVBoxLayout" name="rootLayout">
+   <item>
+    <widget class="QLineEdit" name="display">
+     <property name="text">
+      <string>0</string>
+     </property>
+     <property name="alignment">
+      <set>Qt::AlignRight|Qt::AlignTrailing|Qt::AlignVCenter</set>
+     </property>
+     <property name="readOnly">
+      <bool>true</bool>
+     </property>
+    </widget>
+   </item>
+   <item>
+    <layout class="QGridLayout" name="keypadLayout">
+     <item row="0" column="0">
+      <widget class="QPushButton" name="btn7">
+       <property name="text">
+        <string>7</string>
+       </property>
+      </widget>
+     </item>
+     <item row="0" column="1">
+      <widget class="QPushButton" name="btn8">
+       <property name="text">
+        <string>8</string>
+       </property>
+      </widget>
+     </item>
+     <item row="0" column="2">
+      <widget class="QPushButton" name="btn9">
+       <property name="text">
+        <string>9</string>
+       </property>
+      </widget>
+     </item>
+     <item row="0" column="3">
+      <widget class="QPushButton" name="btnDiv">
+       <property name="text">
+        <string>÷</string>
+       </property>
+      </widget>
+     </item>
+     <item row="1" column="0">
+      <widget class="QPushButton" name="btn4">
+       <property name="text">
+        <string>4</string>
+       </property>
+      </widget>
+     </item>
+     <item row="1" column="1">
+      <widget class="QPushButton" name="btn5">
+       <property name="text">
+        <string>5</string>
+       </property>
+      </widget>
+     </item>
+     <item row="1" column="2">
+      <widget class="QPushButton" name="btn6">
+       <property name="text">
+        <string>6</string>
+       </property>
+      </widget>
+     </item>
+     <item row="1" column="3">
+      <widget class="QPushButton" name="btnMul">
+       <property name="text">
+        <string>×</string>
+       </property>
+      </widget>
+     </item>
+     <item row="2" column="0">
+      <widget class="QPushButton" name="btn1">
+       <property name="text">
+        <string>1</string>
+       </property>
+      </widget>
+     </item>
+     <item row="2" column="1">
+      <widget class="QPushButton" name="btn2">
+       <property name="text">
+        <string>2</string>
+       </property>
+      </widget>
+     </item>
+     <item row="2" column="2">
+      <widget class="QPushButton" name="btn3">
+       <property name="text">
+        <string>3</string>
+       </property>
+      </widget>
+     </item>
+     <item row="2" column="3">
+      <widget class="QPushButton" name="btnMinus">
+       <property name="text">
+        <string>-</string>
+       </property>
+      </widget>
+     </item>
+     <item row="3" column="0">
+      <widget class="QPushButton" name="btn0">
+       <property name="text">
+        <string>0</string>
+       </property>
+      </widget>
+     </item>
+     <item row="3" column="1">
+      <widget class="QPushButton" name="btnDot">
+       <property name="text">
+        <string>.</string>
+       </property>
+      </widget>
+     </item>
+     <item row="3" column="2">
+      <widget class="QPushButton" name="btnEquals">
+       <property name="text">
+        <string>=</string>
+       </property>
+      </widget>
+     </item>
+     <item row="3" column="3">
+      <widget class="QPushButton" name="btnPlus">
+       <property name="text">
+        <string>+</string>
+       </property>
+      </widget>
+     </item>
+     <item row="4" column="0">
+      <widget class="QPushButton" name="btnClear">
+       <property name="text">
+        <string>C</string>
+       </property>
+      </widget>
+     </item>
+     <item row="4" column="1">
+      <widget class="QPushButton" name="btnBackspace">
+       <property name="text">
+        <string>⌫</string>
+       </property>
+      </widget>
+     </item>
+    </layout>
+   </item>
+  </layout>
+ </widget>
+ <resources/>
+ <connections/>
+</ui>

docs/teaching/examples/calculator_designer/qt_calculator_designer.cpp

@@ -0,0 +1,202 @@
+// ============================================================================
+//  qt_calculator_designer —— Day2 案例参考实现（Qt Designer 表单版）
+//  对应教案：OUTLINE_4DAY.md Day2 下午「项目案例：简易计算器」
+//  配套文档：docs/teaching/examples/calculator_designer/README.md
+//  手工维护，非生成产物。
+//
+//  与 ../calculator/qt_calculator.cpp（纯代码 QGridLayout 版）对照阅读：
+//  界面结构完全一致，唯一区别是键盘布局用 Qt Designer 表单
+//  （calculator_designer.ui）设计——编译期由 uic 生成 ui_calculator_designer.h，
+//  setupUi(this) 一次性把控件树 + 布局全部建好；业务逻辑（onDigit/onOperator/
+//  onEquals/...）与代码版完全相同、原样照搬，刻意保持一致以突出「界面搭建方式
+//  变了，逻辑代码不用变」。
+//
+//  教学重点（对照代码版新增的一条）：
+//    Designer 表单里控件的 objectName 决定「自动连接」——setupUi() 内部会调用
+//    QMetaObject::connectSlotsByName(this)，自动把名为 on_<objectName>_<signal>()
+//    的槽连到对应控件的信号。本例改用显式 connect()（更贴近代码版、也更利于
+//    团队协作排查），但这个自动连接特性是 Designer 工作流特有的第三种信号槽写法，
+//    坑点见 README：控件改名后自动连接悄悄失效，不报编译错误也不报运行时错误。
+//
+//  离屏验证（自测模式）：QT_QPA_PLATFORM=offscreen tools/run_qt.sh qt_calculator_designer
+//  自测用例与 ../calculator/ 完全一致，用于验证「界面来源不同、行为一致」。
+// ============================================================================
+
+#include <QApplication>
+#include <QDebug>
+#include <QTimer>
+#include <QWidget>
+
+#include "ui_calculator_designer.h"
+
+class CalculatorDesigner : public QWidget {
+    Q_OBJECT
+public:
+    explicit CalculatorDesigner(QWidget* parent = nullptr)
+        : QWidget(parent), ui(new Ui::CalculatorForm) {
+        ui->setupUi(this);   // 表单里的控件树 + QGridLayout 全部由 Designer XML 建好
+
+        connect(ui->btn0, &QPushButton::clicked, this, [this] { onDigit(0); });
+        connect(ui->btn1, &QPushButton::clicked, this, [this] { onDigit(1); });
+        connect(ui->btn2, &QPushButton::clicked, this, [this] { onDigit(2); });
+        connect(ui->btn3, &QPushButton::clicked, this, [this] { onDigit(3); });
+        connect(ui->btn4, &QPushButton::clicked, this, [this] { onDigit(4); });
+        connect(ui->btn5, &QPushButton::clicked, this, [this] { onDigit(5); });
+        connect(ui->btn6, &QPushButton::clicked, this, [this] { onDigit(6); });
+        connect(ui->btn7, &QPushButton::clicked, this, [this] { onDigit(7); });
+        connect(ui->btn8, &QPushButton::clicked, this, [this] { onDigit(8); });
+        connect(ui->btn9, &QPushButton::clicked, this, [this] { onDigit(9); });
+        connect(ui->btnDot, &QPushButton::clicked, this, [this] { onDot(); });
+
+        connect(ui->btnPlus, &QPushButton::clicked, this, [this] { onOperator(QLatin1Char('+')); });
+        connect(ui->btnMinus, &QPushButton::clicked, this, [this] { onOperator(QLatin1Char('-')); });
+        connect(ui->btnMul, &QPushButton::clicked, this, [this] { onOperator(QLatin1Char('*')); });
+        connect(ui->btnDiv, &QPushButton::clicked, this, [this] { onOperator(QLatin1Char('/')); });
+
+        connect(ui->btnEquals, &QPushButton::clicked, this, &CalculatorDesigner::onEquals);
+        connect(ui->btnClear, &QPushButton::clicked, this, &CalculatorDesigner::onClear);
+        connect(ui->btnBackspace, &QPushButton::clicked, this, &CalculatorDesigner::onBackspace);
+    }
+
+    ~CalculatorDesigner() override { delete ui; }
+
+    // 供自测直接调用，效果等价于点击对应按钮；逻辑与 ../calculator/ 版一字不差。
+    void onDigit(int digit) {
+        if (m_error) onClear();
+        if (m_startNew || ui->display->text() == QStringLiteral("0")) {
+            ui->display->setText(QString::number(digit));
+            m_startNew = false;
+        } else {
+            ui->display->setText(ui->display->text() + QString::number(digit));
+        }
+    }
+
+    void onDot() {
+        if (m_error) onClear();
+        if (m_startNew) {
+            ui->display->setText(QStringLiteral("0."));
+            m_startNew = false;
+            return;
+        }
+        if (!ui->display->text().contains(QLatin1Char('.')))
+            ui->display->setText(ui->display->text() + QStringLiteral("."));
+    }
+
+    void onOperator(QChar op) {
+        if (m_error) return;
+        if (!m_startNew) compute();
+        m_pendingValue = ui->display->text().toDouble();
+        m_pendingOp = op;
+        m_startNew = true;
+    }
+
+    void onEquals() {
+        if (m_error) return;
+        compute();
+        m_pendingOp = QChar();
+    }
+
+    void onClear() {
+        ui->display->setText(QStringLiteral("0"));
+        m_pendingValue = 0.0;
+        m_pendingOp = QChar();
+        m_startNew = false;
+        m_error = false;
+    }
+
+    void onBackspace() {
+        if (m_error) { onClear(); return; }
+        QString text = ui->display->text();
+        text.chop(1);
+        ui->display->setText(text.isEmpty() ? QStringLiteral("0") : text);
+    }
+
+    QString displayText() const { return ui->display->text(); }
+
+private:
+    void compute() {
+        if (m_pendingOp.isNull()) return;
+        const double rhs = ui->display->text().toDouble();
+        double result = 0.0;
+        if (m_pendingOp == QLatin1Char('+')) result = m_pendingValue + rhs;
+        else if (m_pendingOp == QLatin1Char('-')) result = m_pendingValue - rhs;
+        else if (m_pendingOp == QLatin1Char('*')) result = m_pendingValue * rhs;
+        else if (m_pendingOp == QLatin1Char('/')) {
+            if (rhs == 0.0) { showError(); return; }
+            result = m_pendingValue / rhs;
+        }
+        ui->display->setText(QString::number(result, 'g', 12));
+        m_pendingValue = result;
+        m_startNew = true;
+    }
+
+    void showError() {
+        ui->display->setText(QStringLiteral("Error"));
+        m_error = true;
+        m_startNew = true;
+    }
+
+    Ui::CalculatorForm* ui;
+    double m_pendingValue = 0.0;
+    QChar m_pendingOp;
+    bool m_startNew = false;
+    bool m_error = false;
+};
+
+// ------------------------------------------------------------ 自测入口 ----
+// 与 ../calculator/qt_calculator.cpp 完全相同的 5 组用例：验证「界面搭建方式
+// 换了，行为不变」。
+
+static bool expectEqual(const char* label, const QString& actual, const QString& expected) {
+    if (actual != expected) {
+        qCritical() << "自测失败：" << label << "实际=" << actual << "预期=" << expected;
+        return false;
+    }
+    qInfo() << "自测通过：" << label << "=>" << actual;
+    return true;
+}
+
+static bool runSelfTest(CalculatorDesigner* calc) {
+    calc->onClear();
+    calc->onDigit(7); calc->onOperator(QLatin1Char('+')); calc->onDigit(3); calc->onEquals();
+    if (!expectEqual("7 + 3 =", calc->displayText(), QStringLiteral("10"))) return false;
+
+    calc->onClear();
+    calc->onDigit(6); calc->onOperator(QLatin1Char('/')); calc->onDigit(0); calc->onEquals();
+    if (!expectEqual("6 ÷ 0 =", calc->displayText(), QStringLiteral("Error"))) return false;
+
+    calc->onClear();
+    calc->onDigit(4); calc->onDot(); calc->onDigit(5);
+    calc->onOperator(QLatin1Char('+'));
+    calc->onDigit(0); calc->onDot(); calc->onDigit(5);
+    calc->onEquals();
+    if (!expectEqual("4.5 + 0.5 =", calc->displayText(), QStringLiteral("5"))) return false;
+
+    calc->onClear();
+    calc->onDigit(1); calc->onDigit(2); calc->onBackspace();
+    if (!expectEqual("12 退格", calc->displayText(), QStringLiteral("1"))) return false;
+
+    calc->onClear();
+    calc->onDigit(2); calc->onOperator(QLatin1Char('+'));
+    calc->onDigit(3); calc->onOperator(QLatin1Char('+'));
+    calc->onDigit(4); calc->onEquals();
+    if (!expectEqual("2 + 3 + 4 =（链式运算）", calc->displayText(), QStringLiteral("9"))) return false;
+
+    return true;
+}
+
+int main(int argc, char* argv[]) {
+    QApplication app(argc, argv);
+    CalculatorDesigner calc;
+    calc.show();
+
+    if (qgetenv("QT_QPA_PLATFORM") == "offscreen") {
+        QTimer::singleShot(0, &calc, [&calc] {
+            const bool ok = runSelfTest(&calc);
+            QCoreApplication::exit(ok ? 0 : 1);
+        });
+    }
+    return app.exec();
+}
+
+#include "qt_calculator_designer.moc"