Qt 学习之路 :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:
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// !!! 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();
}
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这里再次强调,我们的代码是以 Qt 5 为主线,这意味着,有的代码放在 Qt 4 上是不能编译的。因此,豆子会在每一段代码的第一行添加注释,用以表明该段代码是使用 Qt 5 还是 Qt 4 进行编译。读者在测试代码的时候,需要自行选择相应的 Qt 版本。
我们按照前面文章中介绍的在 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:
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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);
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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:
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// !!! Qt 5
connect(sender, signal,
receiver, slot);
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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。
由此我们可以看出,connect()
函数,sender 和 receiver 没有什么区别,都是QObject
指针;主要是 signal 和 slot 形式的区别。具体到我们的示例,我们的connect()
函数显然是使用的第五个重载,最后一个参数是QApplication
的 static 函数quit()
。也就是说,当我们的 button 发出了clicked()
信号时,会调用QApplication
的quit()
函数,使程序退出。
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:
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QObject::connect(&button, &QPushButton::clicked, &QApplication::quit2);
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由于 QApplication 没有 quit2 这样的函数的,因此在编译时,会有编译错误:
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'quit2' is not a member of QApplication
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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:
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// !!! 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();
}
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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:
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QMAKE_CXXFLAGS += -std=c++0x
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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:
C++
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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
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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:
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// !!! 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();
}
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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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