[技术| 编程·课件·Linux] QT 的信号与槽机制介绍

明月生寒 · 发布于 2012-06-02 15:41 · 1527 次阅读
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       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有所了解。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。
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明月生寒 · #2 · 2012-6-2 15:42:44  回复 支持 反对
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。
明月生寒 · #3 · 2012-6-2 15:44:29  回复 支持 反对
本帖最后由 明月生寒 于 2012-6-2 15:55 编辑


      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);

明月生寒 · #4 · 2012-6-2 15:45:46  回复 支持 反对
本帖最后由 明月生寒 于 2012-6-2 15:51 编辑

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。


明月生寒 · #5 · 2012-6-2 15:47:15  回复 支持 反对
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。

明月生寒 · #6 · 2012-6-2 15:53:54  回复 支持 反对
应注意的问题:
       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。
       5. 构造函数不能用在 signals 或者 slots 声明区域内。
       6. 函数指针不能作为信号或槽的参数。
       7. 信号与槽不能有缺省参数。
       8. 信号与槽也不能携带模板类参数。
       9. 嵌套的类不能位于信号或槽区域内,也不能有信号或者槽。
       10. 友元声明不能位于信号或者槽声明区内。


点评

当时我本科的毕业设计就是用QT来做的,用的是QC类,与C类似。信号与槽机制与VS的MFC差不多吧。  详情 回复 发表于 2012-6-2 16:27
admin · #7 · 2012-6-2 16:27:43  回复 支持 反对
明月生寒 发表于 2012-6-2 15:53
应注意的问题:
       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 ...

当时我本科的毕业设计就是用QT来做的,用的是QC类,与C类似。信号与槽机制与VS的MFC差不多吧。

点评

我现在的毕设就是用QT的。。。  详情 回复 发表于 2012-6-2 16:42
明月生寒 · #8 · 2012-6-2 16:42:26  回复 支持 反对
admin 发表于 2012-6-2 16:27
当时我本科的毕业设计就是用QT来做的,用的是QC类,与C类似。信号与槽机制与VS的MFC差不多吧。

我现在的毕设就是用QT的。。。
maxOrder石 · #9 · 2012-6-2 16:46:11  回复 支持 反对
技术帝,顶个

点评

我不是很懂了,刚开始入门。。。  详情 回复 发表于 2012-6-2 16:52
明月生寒 · #10 · 2012-6-2 16:52:55  回复 支持 反对
maxOrder石 发表于 2012-6-2 16:46
技术帝,顶个

我不是很懂了,刚开始入门。。。
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