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QT slots和signal底层原理

2023-04-22 21:01 作者:神兮兮的喵社长  | 我要投稿

Qt 中的所有控件都具有接收信号的能力,一个控件还可以接收多个不同的信号。对于接收到的每个信号,控件都会做出相应的响应动作。例如,按钮所在的窗口接收到“按钮被点击”的信号后,会做出“关闭自己”的响应动作;再比如输入框自己接收到“输入框被点击”的信号后,会做出“显示闪烁的光标,等待用户输入数据”的响应动作。在 Qt 中,对信号做出的响应动作就称为槽。

信号和槽机制底层是通过函数间的相互调用实现的。每个信号都可以用函数来表示,称为信号函数;每个槽也可以用函数表示,称为槽函数。例如,“按钮被按下”这个信号可以用 clicked() 函数表示,“窗口关闭”这个槽可以用 close() 函数表示,信号和槽机制实现“点击按钮会关闭窗口”的功能,其实就是 clicked() 函数调用 close() 函数的效果。


信号函数和槽函数通常位于某个类中,和普通的成员函数相比,它们的特别之处在于:


信号函数用 signals 关键字修饰,槽函数用 public slots、protected slots 或者 private slots 修饰。signals 和 slots 是 Qt 在 C++ 的基础上扩展的关键字,专门用来指明信号函数和槽函数。

信号和槽执行流程:

  • moc查找头文件中的signals,slots,标记出信号和槽

  • 将信号槽信息存储到类静态变量staticMetaObject中,并且按声明顺序进行存放,建立索引。

  • 当发现有connect连接时,将信号槽的索引信息放到一个map中,彼此配对。

  • 当调用emit时,调用信号函数,并且传递发送信号的对象指针,元对象指针,信号索引,参数列表到active函数

  • 通过active函数找到在map中找到所有与信号对应的槽索引

  • 根据槽索引找到槽函数,执行槽函数



信号和槽是一种高级接口,应用于对象之间的通信,它是QT的核心特性,也是QT区别于其它工具包的重要地方。信号和槽是QT自行定义的一种通信机制,它独立于标准的C/C++语言,因此要正确的处理信号和槽,必须借助一个称为moc(Meta ObjectCompiler)的QT工具,该工具是一个C++预处理程序,它为高层次的事件处理自动生成所需要的附加代码。

在我们所熟知的很多GUI工具包中,窗口小部件(widget)都有一个回调函数用于响应它们能触发的每个动作,这个回调函数通常是一个指向某个函数的指针。但是,在QT中信号和槽取代了这些凌乱的函数指针,使得我们编写这些通信程序更为简洁明了。 信号和槽能携带任意数量和任意类型的参数,他们是类型完全安全的,不会像回调函数那样产生core dumps。

所有从QObject或其子类(例如Qwidget)派生的类都能够包含信号和槽。当对象改变其状态时,信号就由该对象发射(emit)出去,这就是对象所要做的全部事情,它不知道另一端是谁在接收这个信号。这就是真正的信息封装,它确保对象被当作一个真正的软件组件来使用。槽用于接收信号,但它们是普通的对象成员函数。一个槽并不知道是否有任何信号与自己相连接。而且,对象并不了解具体的通信机制。

你可以将很多信号与单个的槽进行连接,也可以将单个的信号与很多的槽进行连接,甚至于将一个信号与另外一个信号相连接也是可能的,这时无论第一个信号什么时候发射系统都将立刻发射第二个信号。总之,信号与槽构造了一个强大的部件编程机制。

槽是普通的C++成员函数,可以被正常调用,它们唯一的特殊性就是很多信号可以与其相关联。当与其关联的信号被发射时,这个槽就会被调用。槽可以有参数,但槽的参数不能有缺省值。

既然槽是普通的成员函数,因此与其它的函数一样,它们也有存取权限。槽的存取权限决定了谁能够与其相关联。同普通的C++成员函数一样,槽函数也分为三种类型,即public slots、private slots和protected slots。

  • public slots:在这个区内声明的槽意味着任何对象都可将信号与之相连接。这对于组件编程非常有用,你可以创建彼此互不了解的对象,将它们的信号与槽进行连接以便信息能够正确的传递。

  • protected slots:在这个区内声明的槽意味着当前类及其子类可以将信号与之相连接。这适用于那些槽,它们是类实现的一部分,但是其界面接口却面向外部。

  • private slots:在这个区内声明的槽意味着只有类自己可以将信号与之相连接。这适用于联系非常紧密的类。

槽也能够声明为虚函数,这也是非常有用的


元对象编译器moc(meta object compiler)对C++文件中的类声明进行分析并产生用于初始化元对象的C++代码,元对象包含全部信号和槽的名字以及指向这些函数的指针。

moc读C++源文件,如果发现有Q_OBJECT宏声明的类,它就会生成另外一个C++源文件,这个新生成的文件中包含有该类的元对象代码。例如,假设我们有一个头文件mysignal.h,在这个文件中包含有信号或槽的声明,那么在编译之前 moc 工具就会根据该文件自动生成一个名为mysignal.moc.h的C++源文件并将其提交给编译器;类似地,对应于mysignal.cpp文件moc工具将自动生成一个名为mysignal.moc.cpp文件提交给编译器。

元对象代码是signal/slot机制所必须的。用moc产生的C++源文件必须与类实现一起进行编译和连接,或者用#include语句将其包含到类的源文件中。moc并不扩展#include或者#define宏定义,它只是简单的跳过所遇到的任何预处理指令。




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