Qt学习笔记(2)-信号和槽

2017-07-17 | 阅读：次

信号槽

信号槽是 Qt 框架引以为豪的机制之一。熟练使用和理解信号槽，能够设计出解耦的非常漂亮的程序，有利于增强我们的技术设计能力。

所谓信号槽，实际就是观察者模式。当某个事件发生之后，比如，按钮检测到自己被点击了一下，它就会发出一个信号（signal）。这种发出是没有目的的，类似广播。如果有对象对这个信号感兴趣，它就会使用连接（connect）函数，意思是，用自己的一个函数（成为槽（slot））来处理这个信号。也就是说，当信号发出时，被连接的槽函数会自动被回调。这就类似观察者模式：当发生了感兴趣的事件，某一个操作就会被自动触发。（这里提一句，Qt 的信号槽使用了额外的处理来实现，并不是 GoF 经典的观察者模式的实现方式。）

为了体验一下信号槽的使用，我们以一段简单的代码说明：

// !!! Qt 5
#include <QApplication>
#include <QPushButton>

int main(int argc, char *argv[])
{
   QApplication app(argc, argv);

   QPushButton button("Quit");
   QObject::connect(&button, &QPushButton::clicked, &QApplication::quit);
   button.show();

   return app.exec();
}

在 Qt Creator 中创建工程的方法创建好工程，然后将main() 函数修改为上面的代码。点击运行，我们会看到一个按钮，上面有“Quit”字样。点击按钮，程序退出。

按钮在 Qt 中被称为QPushButton 。对它的创建和显示，同前文类似，这里不做过多的讲解。我们这里要仔细分析QObject::connect() 这个函数。

在 Qt 5 中，QObject::connect() 有五个重载：

QMetaObject::Connection connect(const QObject *, const char *,const QObject *, const char *,Qt::ConnectionType);

QMetaObject::Connection connect(const QObject *, const QMetaMethod &,const QObject *, const QMetaMethod &,Qt::ConnectionType);

QMetaObject::Connection connect(const QObject *, const char *,const char *,Qt::ConnectionType) const;

QMetaObject::Connection connect(const QObject *, PointerToMemberFunction,const QObject *, PointerToMemberFunction,Qt::ConnectionType)

QMetaObject::Connection connect(const QObject *, PointerToMemberFunction,Functor);

这五个重载的返回值都是QMetaObject::Connection ，现在我们不去关心这个返回值。下面我们先来看看connect() 函数最常用的一般形式：

// !!! Qt 5
connect(sender,   signal,receiver, slot);

这是我们最常用的形式。connect() 一般会使用前面四个参数，第一个是发出信号的对象，第二个是发送对象发出的信号，第三个是接收信号的对象，第四个是接收对象在接收到信号之后所需要调用的函数。也就是说，当 sender 发出了 signal 信号之后，会自动调用 receiver 的 slot 函数。

这是最常用的形式，我们可以套用这个形式去分析上面给出的五个重载。

第一个，sender 类型是const QObject * ，signal 的类型是const char * ，receiver 类型是const QObject * ，slot 类型是const char * 。这个函数将 signal 和 slot 作为字符串处理。
第二个，sender 和 receiver 同样是const QObject * ，但是 signal 和 slot 都是const QMetaMethod & 。我们可以将每个函数看做是QMetaMethod 的子类。因此，这种写法可以使用QMetaMethod 进行类型比对。
第三个，sender 同样是const QObject * ，signal 和 slot 同样是const char * ，但是却缺少了 receiver。这个函数其实是将 this 指针作为 receiver。
第四个，sender 和 receiver 也都存在，都是const QObject * ，但是 signal 和 slot 类型则是PointerToMemberFunction 。看这个名字就应该知道，这是指向成员函数的指针。
第五个，前面两个参数没有什么不同，最后一个参数是Functor 类型。这个类型可以接受 static 函数、全局函数以及 Lambda 表达式。

信号槽要求信号和槽的参数一致，所谓一致，是参数类型一致。如果不一致，允许的情况是，槽函数的参数可以比信号的少，即便如此，槽函数存在的那些参数的顺序也必须和信号的前面几个一致起来。这是因为，你可以在槽函数中选择忽略信号传来的数据（也就是槽函数的参数比信号的少），但是不能说信号根本没有这个数据，你就要在槽函数中使用（就是槽函数的参数比信号的多，这是不允许的）。

如果信号槽不符合，或者根本找不到这个信号或者槽函数的话，比如我们改成：

QObject::connect(&button, &QPushButton::clicked, &QApplication::quit2);

由于 QApplication 没有 quit2 这样的函数的，因此在编译时，会有编译错误：

'quit2' is not a member of QApplication

这样，使用成员函数指针，我们就不会担心在编写信号槽的时候会出现函数错误。

借助 Qt 5 的信号槽语法，我们可以将一个对象的信号连接到 Lambda 表达式，例如：

// !!! Qt 5
#include <QApplication>
#include <QPushButton>
#include <QDebug>

int main(int argc, char *argv[])
{
   QApplication app(argc, argv);

   QPushButton button("Quit");
   QObject::connect(&button, &QPushButton::clicked, [](bool) {
       qDebug() << "You clicked me!";
   });
   button.show();

   return app.exec();
}

注意这里的 Lambda 表达式接收一个 bool 参数，这是因为QPushButton 的clicked() 信号实际上是有一个参数的。Lambda 表达式中的qDebug() 类似于cout ，将后面的字符串打印到标准输出。如果要编译上面的代码，你需要在 pro 文件中添加这么一句：

QMAKE_CXXFLAGS += -std=c++0x

然后正常编译即可。

Qt 4 的信号槽同 Qt 5 类似。在 Qt 4 的 QObject 中，有三个不同的connect() 重载：

bool connect(const QObject *, const char *,
            const QObject *, const char *,
            Qt::ConnectionType);

bool connect(const QObject *, const QMetaMethod &,
            const QObject *, const QMetaMethod &,
            Qt::ConnectionType);

bool connect(const QObject *, const char *,
            const char *,
            Qt::ConnectionType) const

除了返回值，Qt 4 的connect() 函数与 Qt 5 最大的区别在于，Qt 4 的 signal 和 slot 只有const char * 这么一种形式。如果我们将上面的代码修改为 Qt 4 的，则应该是这样的：

// !!! Qt 4
#include <QApplication>
#include <QPushButton>

int main(int argc, char *argv[])
{
   QApplication app(argc, argv);

   QPushButton button("Quit");
   QObject::connect(&button, SIGNAL(clicked()),
                    &app,    SLOT(quit()));
   button.show();

   return app.exec();
}

我们使用了SIGNAL 和SLOT 这两个宏，将两个函数名转换成了字符串。注意，即使quit() 是QApplication 的 static 函数，也必须传入一个对象指针。这也是 Qt 4 的信号槽语法的局限之处。另外，注意到connect() 函数的 signal 和 slot 都是接受字符串，因此，不能将全局函数或者 Lambda 表达式传入connect() 。一旦出现连接不成功的情况，Qt 4 是没有编译错误的（因为一切都是字符串，编译期是不检查字符串是否匹配），而是在运行时给出错误。这无疑会增加程序的不稳定性。

信号槽机制是 Qt 的最大特性之一。这次我们只是初略了解了信号槽，知道了如何使用connect() 函数进行信号槽的连接。在后面的内容中，我们将进一步介绍信号槽，了解如何设计自己的信号槽等等。

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