在Qt应用程序开发中，mainwindow.ui, mainwindow.h, 和 ui_mainwindow.h 这三个文件之间有着紧密的联系，共同构成了使用Qt Designer设计的图形用户界面（GUI）应用程序的基础。下面是这三个文件各自的作用及它们之间的关联：

mainwindow.ui: 这是一个XML格式的文件，由Qt Designer生成和编辑。它描述了窗口的用户界面布局，包括各个控件（如按钮、标签、输入框等）的位置、大小、属性以及它们之间的关系。在设计阶段，开发者可以通过拖拽界面元素来直观地构建界面，而无需编写任何代码。

mainwindow.h: 这是你的主窗口类（通常继承自QMainWindow）的头文件。它定义了MainWindow类的接口和属性，比如类的成员变量、信号、槽函数等。在这个文件中，你会看到一个私有成员变量Ui::MainWindow *ui;，这是为了将UI设计与业务逻辑分离。这个ui指针是用来访问和操作mainwindow.ui中定义的界面元素的。

ui_mainwindow.h: 当你使用Qt的UI编译器（uic）处理mainwindow.ui文件时，它会被自动转换为这个C++头文件。ui_mainwindow.h包含了从.ui文件生成的用户界面类，这个类是Ui::MainWindow。这个类中包含了界面元素的实例以及与它们交互的方法，比如setupUi函数，该函数负责根据.ui文件的定义来设置和布局窗口的界面元素。在mainwindow.h中通过包含ui_mainwindow.h，使得MainWindow类能够访问到这些界面元素。

如果说没有包含这个ui_mainwindow.h的话，代码的报错信息是这样子的：

总结起来，mainwindow.ui是设计阶段的可视化界面布局，ui_mainwindow.h是这个设计在编译时被转换成的C++代码，用来实例化和控制界面元素，而mainwindow.h则是你的主窗口类的声明，通过包含ui_mainwindow.h并定义一个Ui::MainWindow类型的指针，使得你能够在C++代码中操作和响应用户界面。