QT学习（二）QObject及信号和槽机制

学习笔记
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QObject

MOC 与 QObject

元对象系统是一个C++扩展，使该语言更适合真正的组件化GUI编程。
QObject类是所有使用元对象系统的类的基类。

  • 并不是所有Q开头的类都是Object的派生类，例如QString

在一个类的private部分声明Q_OBJECT宏。

使用信号与槽机制，只有添加Q_OBJECT宏，moc才能对类里的信号与槽进行预处理

MOC（元对象编译器）为每个QObject的子类提供必要的代码。

元对象编译器（Meta-Object Compiler，MOC）是一个预处理器，先将Qt的特性程序转换为标准C++程序，在由标准C++编译器进行编译

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graph LR
A(源代码)-->B[预处理]--Q_OBJECT宏-->C((MOC))-->D[编译器]-->E[链接器]-->F(应用程序)

QObject

QObject是Qt对象模型的核心。
标准的C++对象模型在某些领域不够灵活。图形用户界面编程是一个既需要运行效率又需要高度灵活性的领域。QObject提供了灵活性。

QObject不支持拷贝！QObject 的拷贝构造函数和赋值运算符是私有的，并且使用了Q_DISABLE_COPY()宏

QObject在对象树中组织自己。

  • 当以另一个对象作为父对象创建QObject时，该对象将自动将自身添加到父对象的子对象列表中。
  • 父对象删除时，它将自动删除其子对象。可以使用findChild（）或findChildren（）按名称和可选类型查找对象。

信号和槽

槽的本质是类的成员函数。参数任意，可以是虚函数。槽通常和信号连接在一起，当信号被发出时，与这个信号连接的槽函数就会被调用。

语法：

  1. 使用SIGNAL和SLOT宏: connect(sender, SIGNAL(signal), reveiver, SLOT(slot));
    参数如下：
    • sender：发出信号的对象，指向发送信号对象的指针。
    • signal：发送对象发出的信号。不带参数的函数名，SIGNAL()将函数名转为字符串并传入connect()中
    • receiver：接收信号的对象，指向包含槽函数的对象的指针。
    • slot：接收对象在接收到信号之后需要调用的函数。不带参数的函数名，SLOT()将函数名转为字符串并传入connect()中
  2. 使用成员函数指针（推荐）: connect(sender, &QObject::destroyed, this, &MyObject::objectDestroyed);
    优点：1、允许编译器检查信号是否与槽的参数兼容。2、编译器可以隐式转换参数。
  3. 使用仿函数或lambda表达式作为slot: connect(sender, &QObject::destroyed, this, [=](){ this->m_objects.remove(sender); });

connect还可以添加第五个参数为Qt::ConnectionType类型的参数，表示信号与槽之间的关联方式：

  • Qt::AutoConnection（缺省值）：自动确定关联方式。
  • Qt::DirectConnection：信号被发射时，槽立即执行，槽函数与信号在同一线程
  • Qt::QueuedConnection：事件循环回到接收者线程后执行槽，槽与信号在不同线程
  • Qt::BlockingQueueConnection：与Qt::QueuedConnection相似，信号线程会被阻塞直到槽执行完毕。当槽函数与信号在同一线程，会造成死锁。

信号与槽的连接移除示例：

  1. 一个信号连接多个槽
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    connect(sender, SIGNAL(signal), reveiverA, SLOT(slotA));
    connect(sender, SIGNAL(signal), reveiverB, SLOT(slotB));
  2. 多个信号连接同一个槽
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    connect(senderA, SIGNAL(signalA), reveiverA, SLOT(slotA));
    connect(senderB, SIGNAL(signalB), reveiverA, SLOT(slotA));
  3. 一个信号连接另一个信号
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    connect(sender, SIGNAL(signalA), reveiver, SIGNAL(signalB));
  4. 移除信号与槽的连接
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    disconnect(sender, SIGNAL(signal), reveiver, SLOT(slot));

QT信号槽机制的优缺点：

  • 可减少程序员编写的代码量。
  • 信号可以对应多个槽，也可以多个槽映射一个信号。
  • 信号和槽的建立与解除绑定十分自由。
  • 信号和槽相对于回调函数时间损耗很大。
  • 信号和槽参数限定很多，不能携带模板类参数，不能出现宏定义等。

示例代码文件解读：

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/*
 *widget.h 头文件
 */
#ifndef WIDGET_H
#define WIDGET_H

#include <QWidget>
#include <QPushButton> //引入按钮模块

QT_BEGIN_NAMESPACE //定义自己命名空间
namespace Ui { class Widget; }
QT_END_NAMESPACE

class Widget : public QWidget //继承自基类QWidget
{
    Q_OBJECT //Q_OBJECT宏，只有继承了QOBJECT类的宏才具有信号和槽。该宏是任何实现信号、槽或属性的强制性要求。

public:
    Widget(QWidget *parent = nullptr);
    ~Widget();

private:
    Ui::Widget *ui;
    QPushButton button1; //声明一个按钮
};
#endif // WIDGET_H


#include "widget.h"
#include "./ui_widget.h"

Widget::Widget(QWidget *parent)
    : QWidget(parent)
    , ui(new Ui::Widget)
{
    //ui->setupUi(this);
    button1.setParent(this); //绑定窗口和按钮
    button1.setText("关闭"); //按钮中文本
    button1.move(100, 100); //定义按钮的位置，以左上角为原点。
    connect(&button1, &QPushButton::pressed, this, &Widget::close);
}

Widget::~Widget()
{
    //delete ui;
}

代码中在类定义的第一行写上了Q_OBJECT来声明Q_OBJECT宏。这个宏为类提供了信号和槽机制、国际化机制、以及Qt提供的不基于C++ RTTI（Runtime Type Identification）的反射能力。其他很多操作都会依赖这个宏，即使类中不需要使用信号和槽也需要添加这个宏。

自定义槽函数和自定义信号

要点：

  • 发送者和接受者都需要QObject的派生类（槽函数是全局函数、Lambda表达式等无需接收者的时候除外）
  • 使用signals标记信号，信号是一个函数声明，返回void，不需要实现函数代码。
  • 使用emit在恰当位置发送信号。
  • 可以在main.cpp中使用QObject::connect()函数连接信号和槽函数。
  • 槽函数可以传入参数，但是没有返回值。
  • 任何成员函数、静态成员函数、全局函数及Lambda表达式都可以作为参函数。与信号函数不同，槽函数必须自己完成实现代码。槽函数就是普通的成员函数。

    信号函数的参数数量要大于等于槽函数，这样才能传递参数给槽函数，且信号函数多余的参数会槽函数接收时自动忽略

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    /**
     * newspaper.h文件
     **/
    #ifndef NEWSPAPER_H
    #define NEWSPAPER_H

    #include <QMainWindow>


    QT_BEGIN_NAMESPACE
    namespace Ui { class NewsPaper; }
    QT_END_NAMESPACE

    class NewsPaper : public QMainWindow
    {
        Q_OBJECT

    public:
        NewsPaper(const QString name):m_name(name){};
        ~NewsPaper();
        void sent();    //定义发送自定义信号的函数
    signals:
        void newPaper(const QString &name); //定义信号，无需实现，可以有参数，返回类型必须为void
    private:
        Ui::NewsPaper *ui;
        QString m_name;
    };
    #endif // NEWSPAPER_H

    /**
     * reader.h文件
     **/
    #ifndef READER_H
    #define READER_H

    #include <QWidget>
    class Reader : public QWidget
    {
        Q_OBJECT
    public:
        Reader();
        void receiveNews(const QString &name); //简单函数，负责输出接收到的参数name。

    };

    #endif // READER_H

    /**
     * newspaper.cpp文件
     **/
    #include "newspaper.h"
    #include "./ui_newspaper.h"


    NewsPaper::~NewsPaper()
    {
        delete ui;
    }

    void NewsPaper::sent(){
        emit newPaper(m_name);
    }

    /**
     * reader.cpp文件
     **/

    #include "reader.h"
    #include "QDebug""
    Reader::Reader()
    {
    }
    void Reader::receiveNews(const QString &name){
        qDebug() << "reveive news: " << name;
    }

    /**
     * main.cpp文件
     **/
    #include "newspaper.h"
    #include "reader.h"
    #include <QApplication>

    int main(int argc, char *argv[])
    {
        QApplication a(argc, argv);
        NewsPaper newsPaper("NewsPaper:A ");
        Reader reader;
        QObject::connect(&newsPaper,&NewsPaper::newPaper, &reader, &Reader::receiveNews);
        newsPaper.sent();
        return a.exec();
    }

    上文输出采用了qDebug，这是因为std::cout不支持QString字符串的输出，如果要用cout需要把字符串转为stdString

Lambda表达式

基本语法:

[函数对象参数] (操作符重载函数参数) mutable或exception ->返回值{函数体}

  1. 函数对象参数：
    以[]标识一个Lambda表达式的开始。函数对象参数是传递给编译器自动生成桉树对象类的构造函数的。函数对象参数只能使用那些到定义Lambda表达式为止时Lambda所在作用范围内可见的局部变量（包括所在类的this）。参数形式：
    • 空，没有使用任何函数对象参数。
    • “=”，函数体内可以使用Lambda表达式所在作用范围内所有可见的局部变量（包括所在类的this）。是值传递方式
    • “&”，函数体内可以使用Lambda表达式所在作用范围内所有可见的局部变量（包括所在类的this）。是引用传递方式
  2. 操作符重载函数参数、
    以()标识重载的操作符的参数，没有参数时，可以省略。参数可以通过按值和按引用两种方式进行传递。
  3. 可修改标识符
    mutable声明，可省略。按值传递函数对象参数时，加上mutable后可以修改按值传递进来的副本。
  4. 错误抛出标识符
    exception声明，这部分也可以声乐。exception声明用于指定函数抛出的异常，使用throw()方法
  5. 函数返回值
    以->标识函数返回值类型。当返回值为void或者只有一处返回时可以省略，因为编译器可以自动推导类型。
  6. 函数体
    不可省略，但可为空。
    示例：
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    connect(&button1, &QPushButton::pressed,this,
                [=]()-> void {
            button1.setText("Hello");
        });

    键盘鼠标事件示例

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#include "mainwindow.h"
#include <QtWidgets>
MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)
    : QMainWindow(parent)
{
    setMouseTracking(true);  //设置一直跟踪鼠标
    auto *quitBtn = new QPushButton("Quit", this); //设置一个Quit控件
    quitBtn->setGeometry(50,25,100,50); //设置控件坐标及大小
    connect(quitBtn,&QPushButton::clicked, qApp, &QApplication::quit); //关联控件点击到界面单例对象的退出操作
}

MainWindow::~MainWindow()
{
}

void MainWindow::keyPressEvent(QKeyEvent *event)    //响应键盘事件，在父类中提供了虚函数接口
{
    if(event->key() == Qt::Key_Escape) {    //判断键值
        qApp->quit();   //单例对象退出操作。
    }
}

void MainWindow::mouseMoveEvent(QMouseEvent *event)     //响应鼠标事件
{
    int x = event->x();
    int y = event->y();
    this->statusBar()->showMessage("坐标"+QString::number(x) +", "+ QString::number(y));    
}

qApp是一个宏，包含在头文件QApplication或者QCoreapplication中，指向一个当前实例。

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