细谈QT信号与槽机制
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QT

2724 字
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19 分钟
本文最后更新于 143 天前，其中的信息可能已经有所发展或是发生改变。

信号与槽是我个人认为QT中最牛的机制之一，最近没有其他的内容可写，今天就来细细总结一下这个信号与槽机制。

1. 信号与槽机制概述

信号与槽机制可以理解为QT中的一种通信手段，在运行相关代码前，分别声明信号和槽，再利用connect()方法将信号和对应的槽连接起来，之后再需要的地方使用emit触发信号，那么就可以让槽响应。

其中，槽可以是特定的槽函数，也可以是其他各种普通函数；信号是一种特定对象，其结构类似函数，也可以像函数那样带有参数，将值通过参数传递槽函数，便于槽函数处理变量，如果使用参数，则信号和槽的参数要保持一致。

示例：

class MyClass : public QObject 
{
protected:
    MyClass(QObject *parent = nullptr);
    ~MyClass();
    void myFunc();

signals:
    void dataArrived(string data);

slots:
    void onDataArrived(string data);
}

///////////////////////////////////

MyClass::MyClass(QObject *parent = nullptr)
{
    // 在使用信号与槽函数之前连接信号和槽
    connect(this, &MyClass::dataArrived, this, &myClass::onDataArrived);
}
MyClass::~MyClass()
{
    // 在不用的时候释放连接
    disconnect(this, &MyClass::dataArrived, this, &myClass::onDataArrived);
}

void MyClass::onDataArrived(string data)
{
    // 处理data或其他操作
}

void MyClass::myFunc()
{
    ....
    // 在需要的地方触发信号，执行onDataArrived槽函数，并传递数据
    emit dataArrived(data);
}

这个示例中，只在一个类中使用信号和槽传递数据，其效果与直接调用函数无异，但信号与槽的功能远超如此。

可以使用信号与槽实现跨类通信、跨线程通信，保证线程不会阻塞，实现异步处理。一个槽可以同时与多个信号连接，便于代码中应对不同情况，不用命名各种函数。而且信号与槽可以任意连接、解耦，也可以实现在不同的地方将一个信号与不同槽函数连接，轻松改写结构，而不会影响代码其他部分。

2. QT中信号与槽

2.1 基础用法

我这里只提QT5中的用法，旧版本的用法几乎不再使用。

2.1.1 信号signal

  1. 声明的格式

    需要在头文件中使用signal关键字修饰单一对象，以指定信号对象，或者使用signals:来批量修饰对象，以批量指定信号对象。另外，Q_SIGNAL等同于signal，Q_SIGNALS:等同于signals:。

    信号本体格式等同于函数，但不需要再在CPP文件中定义“函数体”，返回值为void。也可声明参数，以传递数据，但参数格式与槽保持一致，至少参数数目一样多，并且参数之间可以隐式转换，好比函数的调用。

    示例：

    class MyClass : public QObject 
{
   // 修饰单一信号对象
   // Q_SIGNAL等同signal
   Q_SIGNAL void fileDeleted(); 

// 批量修饰信号对象
// signals等同Q_SIGNALS
signals: 
   // 可声明参数
   void fileCreated(string filePath);
   void fileModifed();
}

  2. 使用

    先使用connect()方法连接信号与槽，在需要的地方，使用emit触发信号，如有参数，就需要保证格式的正确。

    emit fileDeleted();
Q_EMIT fileCreated(path);

2.1.2 槽slot

  1. 声明的格式

    可选的在头文件中使用slot关键字修饰单一对象，以指定槽函数，或者使用slots:来批量修饰对象，以批量指定槽函数。另外，Q_SLOT等同于slot，Q_SLOTS:等同于slots:。

    槽函数的本身就是函数，即使用函数格式，需要在CPP文件中定义函数体，任意定义返回值以应对其他需要调用此函数的地方。不同于信号必须使用signal关键字告诉编译器这是信号对象，槽函数也可以直接使用普通函数作为连接对象。

    示例：

    class MyClass : public QObject 
{
// 普通函数可直接被当作槽函数用connect方法与信号连接
// 可以有返回值
bool onFileModifed();

public: // 需要修饰访问权限
   // Q_SLOT等同slot
   Q_SLOT void onFileDeleted();

// 需要修饰访问权限, slots等同Q_SLOTS
public slots:
   // 可声明参数
   void onFileCreated(string filePath);
}

  2. 使用

    作为一个函数，需要在CPP文件中定义函数体，在需要的时候使用connect()方法连接信号与槽，以便之后被信号调用。

    bool MyClass::onFileModifed()
{
/// 函数体...
}

void MyClass::onFileCreated(string filePath)
{
/// 函数体...   
}

2.1.3 connect()方法

1. QT5中的connect()方法：

使用connect()方法将信号和槽建立连接，以便信号触发时，执行指定槽函数。

connect(const QObject *sender, PointerToMemberFunction signal, const QObject *receiver, PointerToMemberFunction slot, Qt::ConnectionType type = Qt::AutoConnection)

  • 参数一sender：信号发出的对象
  • 参数二signal：信号所在类名和信号名称，格式为&类名::信号名
  • 参数三receiver：信号接收的对象，槽函数所在的对象
  • 参数四slot：槽函数所在类名和槽函数名称，格式为&类名::槽函数名
  • 参数五（在2.2中详细介绍）

示例：

QLabel *label = new QLabel;
QLineEdit *lineEdit = new QLineEdit;
QObject::connect(lineEdit, &QLineEdit::textChanged, label, &QLabel::setText);

2. disconnect()方法：

使用disconnect()方法释放信号和槽连接，便于之后此信号和不同槽函数建立连接，一般不使用此信号和槽时就要记得释放连接。

disconnect(const QObject *sender, PointerToMemberFunction signal, const QObject *receiver, PointerToMemberFunction slot)

格式与connect时保持一致，但disconnect()方法没有第五参数，即便connect()时指定了第五参数，disconnect()时直接省略。

示例：

// 建立连接
QObject::connect(lineEdit, &QLineEdit::textChanged, label, &QLabel::setText);
// 释放此连接
QObject::disconnect(lineEdit, &QLineEdit::textChanged, label, &QLabel::setText);

3. 使用Lambda表达式作为槽函数：

当然，前面又说到槽可以为其他函数，也就可以使用Lambda表达式来作为槽函数，使用Lambda表达式可以简化槽函数的声明，也可以通过Lambda表达式随着信号调用参数格式与信号不一致的函数，或增加更多的使用条件。

关于C++ Lambda表达式可见我另一篇文章：C++ Lambda表达式

示例：

class MyClass : public QObject 
{
protected:
    MyClass(QObject *parent = nullptr);

    void myFunc(string data, int size);

signals:
    void dataArrived(string data);
}

///////////////////////////////////
MyClass::MyClass(QObject *parent = nullptr)
{
    connect(this, &MyClass::dataArrived, this, [&](){
        myFunc(data, data.lenght());
        /// 或进行其他处理
    });
}

2.2 connect()第五参数与多线程

connnect()方法通过使用第五个参数来设定槽函数的调用关系，此参数有五个固定的枚举值：

  1. Qt::AutoConnection：自动连接，默认模式，根据信号和槽调用的线程自动进行选择。如果信号和槽在同一线程中，则使用Qt::DirectConnection类型连接；如果在不同线程，则使用Qt::QueuedConnection连接。
  2. Qt::DirectConnection：直接连接。当信号和槽运行在同一线程中时使用，其效果类似函数调用，直接在信号发送的位置调用槽函数。
  3. Qt::QueuedConnection：队列连接。当信号和槽运行在不同线程中时使用，信号发出时，不会立即调用槽，而是将其放入接收者所在线程的事件队列中，等到接收者当前函数执行完，进入事件循环之后，槽函数才会被调用。
  4. Qt::BlockingQueuedConnection：阻塞队列连接。当信号和槽运行在不同线程中时使用，类似于 QueuedConnection，但在调用槽时会阻塞信号的发送者，直到槽执行完成。所以如果信号和槽在同一线程时，就会造成死锁，适用于需要确保槽完成执行再继续其他操作的场景。
  5. Qt::UniqueConnection：唯一连接，可以与上述四个通过或字符|结合使用。此枚举值与上述四个不同，其不指定槽函数的调用方式，而是确保该连接在相同的信号和槽组合中是唯一的。如果尝试将同一信号和槽再次连接，连接将不会生效。这可以防止重复连接，避免一次触发信号多次运行槽函数。

示例：

QObject::connect(sender, &Sender::signal, receiver, &Receiver::slot, Qt::QueuedConnection | Qt::UniqueConnection);

3. 于QML中使用信号与槽

QML中的信号与槽机制与C++中的使用方法类似。但QML中定义的任意属性变量都有自己的信号，无需用户自己定义，几乎所有组件都是如此，一般使用时，更多情况会使用QML为这些对象设定的信号。当然也可以自定义信号和槽函数以及相互的连接。

3.1 监控QML默认定义的信号

QML中为组件默认属性或自定义属性都默认设置了信号，定义对应槽函数就可以在信号触发后调用。槽函数的格式为on+信号名（首字母大写），可由此自定义触发信号后的执行代码。

1. 组件属性

大多数QML组件都有内置信号，这些信号可以直接连接到槽函数来响应特定事件。

一般的默认属性都有自己的指定触发方式，比如Button组件通过点击触发clicked()信号，当然也可以直接调用clicked()手动触发信号。

示例：

// Button组件的clicked信号在用户点击按钮时触发
// 通过onClicked自定义代码，在信号触发时输出指定内容
Button {  
    onClicked: {  
        console.log("Button was clicked!");  
    }  
}

2. 自定义属性变量

QML中的自定义属性变量也会自动创建变化信号，当属性值发生变化时会触发相应的信号。

对于QML中使用 property 声明的自定义属性，首字母必须小写，其发生改变时触发信号的槽函数格式为 on+属性名（首字母大写）+Changed 。

示例：

property int num: 0  

// 自动创建的信号，当num发生变化时触发  
onNumChanged: {  
    console.log("num changed to:", counter);  
}

3.2 自定义信号与槽

1. 自定义信号signal

QML中也可以直接使用 signal 关键字定义专门的信号属性，可以带有参数，格式参考下方示例，同样首字母小写。

槽函数格式即为on+信号名（首字母大写）。

触发信号直接使用信号名调用信号即可，触发信号后就直接执行槽函数。

注意： signal 关键字定义信号只能在QML文件的根组件使用

示例：

ColumeLayout { // 根组件
    signal mySignal(string data)  

    //信号触发时调用，同槽函数
    onMySignal: {  
        console.log(data)  
    }

    Button: {  
        text: "Emit mySignal"  
        onClicked: {
            // 触发信号
            mySignal("Hello World!"); 
        }
    }  
}

2. Connections{}

Connections 组件用于处理信号的连接。重要的是它可以在不同作用域之间连接信号和槽，适合在运行时动态处理信号，特别是在定义和使用信号的组件不在同一上下文时。

格式上，使用target属性指定信号发出对象，然后就可以监听发出对象内部的信号，信号对应的槽函数必须用function修饰。

注意：

  1. 因为是跨作用域连接信号，对方根组件的信号自然是能监听，但子组件的信号就监听不了了。就好比可以调用根组件的属性变量，调用不了子组件的属性变量
  2. 这个方法同样可以运用于C++注册给QML的类，监听C++中暴露的方法。

示例1：

// MyButton.qml
Button {
    property string myText: ''
    signal doubleClicked()

    onDoubleClicked: {
        console.log(myText + "double clicked")
    }
}

// MyItem.qml
ColumeLayout { // 根组件
    MyButton {
        id: myButton
    }

    Connections{
        target: myButton // 信号发出对象
        // 注意变量的信号名格式，注意function修饰
        function onTextChanged(){
           myFunc() // 执行本作用域的函数
        }
        function onDoubleClicked(){
           // 在本作用域再定义一个此信号的槽函数
        }
    }
    function myFunc(){
        // ...
    }
}

示例2：

Connections{
    target: qwidget // C++注册给QML的名称
    // 监听C++中暴露给QML的变量的变化
    function onWidthChanged(){
        // ...
    }
    function onHeightChanged(){
        // ...
    }
}
C++QT
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