【qt】QT 的信号与槽机制

　　QT 是一个跨平台的 C++ GUI 应用构架，它提供了丰富的窗口部件集，具有面向对象、易于扩展、真正的组件编程等特点，更为引人注目的是目前 Linux 上最为流行的 KDE 桌面环境就是建立在 QT 库的基础之上。

　　QT 支持下列平台：MS/WINDOWS-95、98、NT 和 2000；UNIX/X11-Linux、Sun Solaris、HP-UX、Digital Unix、IBM AIX、SGI IRIX；EMBEDDED- 支持 framebuffer 的 Linux 平台。伴随着 KDE 的快速发展和普及，QT 很可能成为 Linux 窗口平台上进行软件开发时的 GUI 首选。

概述

　　信号和槽机制是 QT 的核心机制，要精通 QT 编程就必须对信号和槽相当了解。

　　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 Object Compiler）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。

信号

　　当某个信号对其客户或所有者发生的内部状态发生改变，信号被一个对象发射。

　　只有定义过这个信号的类及其派生类能够发射这个信号。

　　当一个信号被发射时，与其相关联的槽将被立刻执行，就象一个正常的函数调用一样。

　　信号 - 槽机制完全独立于任何 GUI 事件循环。只有当所有的槽返回以后发射函数（emit）才返回。如果存在多个槽与某个信号相关联，那么，当这个信号被发射时，这些槽将会一个接一个地执行，但是它们执行的顺序将会是随机的、不确定的，我们不能人为地指定哪个先执行、哪个后执行。

　　信号的声明是在头文件中进行的，QT 的 signals 关键字指出进入了信号声明区，随后即可声明自己的信号。

　　例如，下面定义了三个信号：

 signals:void mySignal();void mySignal(int x);void mySignalParam(int x,int y);

　　在上面的定义中，signals 是 QT 的关键字，而非 C/C++ 的。

　　接下来的一行 void mySignal() 定义了信号 mySignal，这个信号没有携带参数；接下来的一行 void mySignal(int x) 定义了重名信号 mySignal，但是它携带一个整形参数，这有点类似于 C++ 中的虚函数。

　　从形式上讲信号的声明与普通的 C++ 函数是一样的，但是信号却没有函数体定义，另外，信号的返回类型都是void，不要指望能从信号返回什么有用信息。

　　信号由 moc 自动产生，它们不应该在 .cpp 文件中实现。

槽

　　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。

　　槽的声明也是在头文件中进行的。例如，下面声明了三个槽：

public slots:
void mySlot();
void mySlot(int x);
void mySignalParam(int x,int y);

信号与槽的关联

　　通过调用 QObject 对象的 connect 函数来将某个对象的信号与另外一个对象的槽函数相关联，这样当发射者发射信号时，接收者的槽函数将被调用。该函数的定义如下：

bool QObject::connect ( const QObject * sender, const char * signal, const QObject * receiver, const char * member ) [static]

　　这个函数的作用就是将发射者 sender 对象中的信号 signal 与接收者 receiver 中的 member 槽函数联系起来。当指定信号 signal 时必须使用 QT 的宏 SIGNAL()，当指定槽函数时必须使用宏 SLOT()。如果发射者与接收者属于同一个对象的话，那么在 connect 调用中接收者参数可以省略。

　　例如，下面定义了两个对象：标签对象 label 和滚动条对象 scroll，并将 valueChanged() 信号与标签对象的 setNum() 相关联，另外信号还携带了一个整形参数，这样标签总是显示滚动条所处位置的值。

QLabel *label = new QLabel;
QScrollBar *scroll = new QScrollBar;
QObject::connect( scroll,SIGNAL(valueChanged(int)),label,SLOT(setNum(int)) );

　　一个信号甚至能够与另一个信号相关联，看下面的例子：

class MyWidget : public QWidget
{
public:
MyWidget();
signals:
void aSignal();
private:
QPushButton *aButton;
};MyWidget::MyWidget()
{
aButton = new QPushButton( this );
connect( aButton, SIGNAL(clicked()), SIGNAL(aSignal()) );
}

　　在上面的构造函数中，MyWidget 创建了一个私有的按钮 aButton，按钮的单击事件产生的信号 clicked() 与另外一个信号 aSignal() 进行了关联。这样一来，当信号 clicked() 被发射时，信号 aSignal() 也接着被发射。当然，你也可以直接将单击事件与某个私有的槽函数相关联，然后在槽中发射 aSignal() 信号，这样的话似乎有点多余。

　　当信号与槽没有必要继续保持关联时，我们可以使用 disconnect 函数来断开连接。其定义如下：

bool QObject::disconnect ( const QObject * sender, const char * signal,const Object * receiver, const char * member ) [static]

　　这个函数断开发射者中的信号与接收者中的槽函数之间的关联。

　　有三种情况必须使用 disconnect() 函数：

　　断开与某个对象相关联的任何对象。这似乎有点不可理解，事实上，当我们在某个对象中定义了一个或者多个信号，这些信号与另外若干个对象中的槽相关联，如果我们要切断这些关联的话，就可以利用这个方法，非常之简洁。

disconnect( myObject, 0, 0, 0 )
//或者
myObject->disconnect()

　　断开与某个特定信号的任何关联。

disconnect( myObject, SIGNAL(mySignal()), 0, 0 )
//或者
myObject->disconnect( SIGNAL(mySignal()) )

　　断开两个对象之间的关联。

disconnect( myObject, 0, myReceiver, 0 )
//或者
myObject->disconnect( myReceiver )

　　在 disconnect 函数中 0 可以用作一个通配符，分别表示任何信号、任何接收对象、接收对象中的任何槽函数。但是发射者 sender 不能为 0，其它三个参数的值可以等于 0。

元对象工具

　　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。

　　信号和槽函数的声明一般位于头文件中，同时在类声明的开始位置必须加上 Q_OBJECT 语句，这条语句是不可缺少的，它将告诉编译器在编译之前必须先应用 moc 工具进行扩展。

　　关键字 signals 指出随后开始信号的声明，这里 signals 用的是复数形式而非单数，siganls 没有 public、private、protected 等属性，这点不同于 slots。另外，signals、slots 关键字是 QT 自己定义的，不是 C++ 中的关键字。

　　信号的声明类似于函数的声明而非变量的声明，左边要有类型，右边要有括号，如果要向槽中传递参数的话，在括号中指定每个形式参数的类型，当然，形式参数的个数可以多于一个。

　　关键字 slots 指出随后开始槽的声明，这里 slots 用的也是复数形式。

　　槽的声明与普通函数的声明一样，可以携带零或多个形式参数。

　　既然信号的声明类似于普通 C++ 函数的声明，那么，信号也可采用 C++ 中虚函数的形式进行声明，即同名但参数不同。

　　例如，第一次定义的 void mySignal() 没有带参数，而第二次定义的却带有参数，从这里可以看到 QT 的信号机制是非常灵活的。

　　信号与槽之间的联系必须事先用 connect 函数进行指定。如果要断开二者之间的联系，可以使用函数 disconnect。

程序样例

　　一个简单的样例程序，程序中定义了三个信号、三个槽函数，然后将信号与槽进行了关联，每个槽函数只是简单的弹出一个对话框窗口。

tsignal.h

...class TsignalApp:public QMainWindow{
Q_OBJECT
// 信号声明区
signals:
// 声明信号 mySignal()
void mySignal();
// 声明信号 mySignal(int)
void mySignal(int x);
// 声明信号 mySignalParam(int,int)
void mySignalParam(int x,int y);
// 槽声明区
public slots:
// 声明槽函数 mySlot()
void mySlot();
// 声明槽函数 mySlot(int)
void mySlot(int x);
// 声明槽函数 mySignalParam (int，int)
void mySignalParam(int x,int y);
}

tsignal.cpp

TsignalApp::TsignalApp()
{
// 将信号 mySignal() 与槽 mySlot() 相关联
connect(this,SIGNAL(mySignal()),SLOT(mySlot()));
// 将信号 mySignal(int) 与槽 mySlot(int) 相关联
connect(this,SIGNAL(mySignal(int)),SLOT(mySlot(int)));
// 将信号 mySignalParam(int,int) 与槽 mySlotParam(int,int) 相关联
connect(this,SIGNAL(mySignalParam(int,int)),SLOT(mySlotParam(int,int)));
}// 定义槽函数 mySlot()
void TsignalApp::mySlot()
{
QMessageBox::about(this,"Tsignal", "This is a signal/slot sample without
parameter.");
}// 定义槽函数 mySlot(int)
void TsignalApp::mySlot(int x)
{
QMessageBox::about(this,"Tsignal", "This is a signal/slot sample with one
parameter.");
}// 定义槽函数 mySlotParam(int,int)
void TsignalApp::mySlotParam(int x,int y)
{
char s[256];
sprintf(s,"x:%d y:%d",x,y);
QMessageBox::about(this,"Tsignal", s);
}void TsignalApp::slotFileNew()
{
// 发射信号 mySignal()
emit mySignal();
// 发射信号 mySignal(int)
emit mySignal(5);
// 发射信号 mySignalParam(5，100)
emit mySignalParam(5,100);
}

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局限性

　　信号与槽机制是比较灵活的，但有些局限性我们必须了解，这样在实际的使用过程中做到有的放矢，避免产生一些错误。下面就介绍一下这方面的情况。

　　1.信号与槽的效率是非常高的，但是同真正的回调函数比较起来，由于增加了灵活性，因此在速度上还是有所损失，当然这种损失相对来说是比较小的，通过在一台 i586-133 的机器上测试是 10 微秒（运行 Linux），可见这种机制所提供的简洁性、灵活性还是值得的。但如果我们要追求高效率的话，比如在实时系统中就要尽可能的少用这种机制。

　　2.信号与槽机制与普通函数的调用一样，如果使用不当的话，在程序执行时也有可能产生死循环。因此，在定义槽函数时一定要注意避免间接形成无限循环，即在槽中再次发射所接收到的同样信号。例如 , 在前面给出的例子中如果在 mySlot() 槽函数中加上语句 emit mySignal() 即可形成死循环。

　　3.如果一个信号与多个槽相联系的话，那么，当这个信号被发射时，与之相关的槽被激活的顺序将是随机的。

　　4.宏定义不能用在 signal 和 slot 的参数中。

　　既然 moc 工具不扩展 #define，因此，在 signals 和 slots 中携带参数的宏就不能正确地工作，如果不带参数是可以的。

　　5.构造函数不能用在 signals 或者 slots 声明区域内。将一个构造函数放在 signals 或者 slots 区内有点不可理解，无论如何，不能将它们放在 private slots、protected slots 或者 public slots 区内。

　　6.函数指针不能作为信号或槽的参数。

　　例如，下面的例子中将 void (*applyFunction)(QList*, void*) 作为参数是不合语法的：

1 class someClass : public QObject
2 {
3 Q_OBJECT
4 [...]
5 public slots:
6 void apply(void (*applyFunction)(QList*, void*), char*); // 不合语法
7 };

View Code

　　你可以采用下面的方法绕过这个限制：

1 typedef void (*ApplyFunctionType)(QList*, void*);
2 
3 class someClass : public QObject
4 {
5 Q_OBJECT
6 [...]
7 public slots:
8 void apply( ApplyFunctionType, char *);
9 };