【Qt】信号和槽机制

目录

一、认识信号和槽

二、connect函数

三、自定义槽函数

四、自定义信号

五、带参数的信号和槽

六、信号和槽断开连接

七、信号和槽存在的意义

八、Lambda表达式定义槽函数

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一、认识信号和槽

概述

在Qt中，用户和控件的每次交互过程称为一个事件。如"用户点击按钮"是一个事件，"用户关闭窗口"也是一个事件。每个事件都会发出一个信号，如用户点击按钮会发出"按钮被点击"的信号，用户关闭窗口会发出"窗口被关闭"的信号

Qt中的所有控件都具有接收信号的能力，⼀个控件还可以接收多个不同的信号。对于接收到的每个信号，控件都会做出相应的响应动作。如：按钮所在的窗口接收到"按钮被点击"的信号后，会做出"关闭自己"的响应动作；再如：输入框自己接收到"输入框被点击"的信号后，会做出"显示闪烁的光标，等待用户输入数据"的响应动作。在Qt中，对信号做出的响应动作就称之为槽

信号和槽是Qt特有的消息传输机制，它能将相互独立的控件关联起来。如："按钮"和"窗口"本身是两个独立的控件，点击"按钮"并不会对"窗口"造成任何影响。通过信号和槽机制，可以将"按钮"和"窗口"关联起来，实现"点击按钮会使窗口关闭"的效果

信号的本质

信号是由于用户对窗口或控件进行了某些操作，导致窗口或控件产生了某个特定事件，这时Qt对应的窗口类会发出某个信号，以此对用户的操作做出反应。因此，信号的本质就是事件

槽的本质

槽（Slot）就是对信号响应的函数。槽就是⼀个函数，与一般的C++函数是一样的，可以定义在类的任何位置（public、protected或private），可以具有任何参数，可以被重载，也可以被直接调用（但是不能有默认参数）。槽函数与一般的函数不同的是：槽函数可以与信号关联，当信号被发射时，关联的槽函数被自动执行

说明

• 信号和槽机制底层是通过函数间的相互调用实现的。每个信号都可以用函数来表示，即信号函数；每个槽也可以用函数表示，即槽函数
• 信号函数和槽函数通常位于某个类中，和普通的成员函数相比，它们的特别之处在于：

信号函数用signals关键字修饰，槽函数用public slots、protected slots或者private slots修饰（使用普通成员函数的方式修饰也可）。signals和slots是Qt在C++的基础上扩展的关键字，专门用来指明信号函数和槽函数；信号函数只需要声明，不需要定义（实现），而槽函数需要定义（实现）

Q_OBJECT

若一个类要使用信号和槽机制，必须在类中添加Q_OBJECT这个宏

二、connect函数

在Qt中，QObject类提供了一个静态成员函数connect()，该函数专门用来关联指定的信号函数和槽

函数。QObject是Qt内置的父类，Qt中提供的很多类都是直接或者间接继承自QObject

Qt Assistant中connect函数原型：

//旧版
connect (const QObject *sender,
    const char * signal ,
    const QObject * receiver ,
    const char * method ,
    Qt::ConnectionType type = Qt::AutoConnection )

• sender：信号的发送者
• signal：发送的信号（信号函数）
• receiver：信号的接收者
• method：接收信号的槽函数
• type：用于指定关联方式，默认的关联方式为Qt::AutoConnection，通常不需要手动设定

但是C++不允许使用两个不同的指针类型相互赋值，使用const char*明显是不行的。因为Qt Assistant中的函数声明，是以前旧版本的Qt的connect函数的声明

在以前的版本中，给信号参数传参需要要搭配一个SIGNAL宏，给槽参数传参需要搭配一个SLOT宏。从Qt5开始，对上述写法进行了简化，给connect重载版本，第二个参数和第四个参数成了泛型函数，允许传入任意参数了

此时connect函数就带有了一定的参数检查的功能，若传入的第一个参数和第二个参数，或者第三个参数和第四个参数不匹配，代码出现编译错误。不匹配是指：2、4参数传入的函数指针，不是1、3参数的成员函数的指针

connect函数使用案例：点击按钮关闭窗口

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

Widget::Widget(QWidget *parent)
    : QWidget(parent), ui(new Ui::Widget)
{
    ui->setupUi(this);
    QPushButton* btn = new QPushButton("按钮", this);
    btn->move(200, 200);
    connect(btn, &QPushButton::clicked, this, &QWidget::close);
}

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

三、自定义槽函数

• 早期的Qt版本要求槽函数必须写到"public slots"下，但是现在高级版本的Qt允许写到类的"public"作用域中或者全局下
• 返回值为void，需要声明，也需要实现
• 可以有参数，可以发生重载

代码编写槽函数

widget.h:

#ifndef WIDGET_H
#define WIDGET_H

#include <QWidget>
#include <QPushButton>

QT_BEGIN_NAMESPACE
namespace Ui { class Widget; }
QT_END_NAMESPACE

class Widget : public QWidget
{
    Q_OBJECT

public:
    Widget(QWidget *parent = nullptr);
    ~Widget();
    void HandleClicked();//槽函数声明

private:
    Ui::Widget *ui;
};
#endif // WIDGET_H

widget.cpp

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

Widget::Widget(QWidget *parent)
    : QWidget(parent)
    , ui(new Ui::Widget)
{
    ui->setupUi(this);
    QPushButton* btn = new QPushButton("按钮", this);
    btn->move(200, 200);
    connect(btn, &QPushButton::clicked, this, &Widget::HandleClicked);
}

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

//槽函数定义
void Widget::HandleClicked()
{
    setWindowTitle("按钮已按下");
}

ui创建槽函数

自动生成的槽函数的名字是on_pushButton_clicked,其中on是固定的，pushButton是ui中的objectName，clicked写明了是哪种信号。ui自动生成的槽函数不需要connect函数就能在触发信号时被回调。（ui_widget.h中调用了QMetaObject::connectSlotsByName，它会触发自动连接信号槽的规则）

四、自定义信号

自定义信号很少用到。因为在GUI中，用户的操作行为是可以穷举的，Qt内置的信号已经覆盖到了大部分可能的用户操作

• 信号是一种特殊的函数，程序员只需写出函数声明，并告诉Qt，这是一个信号即可。这个函数的定义，是Qt在编译过程中，自动生成的（无法干预）
• 信号函数的返回值必须是void，有没有参数都可以，也支持函数重载
• 信号可以使用emit关键字进行发射（Qt5 emit不写也行）

五、带参数的信号和槽

信号和槽也可以带参数。发射信号时，就可以给信号函数传递实参，这个参数就会被传递到对应的槽函数中。信号和槽函数的参数类型必须一致，个数可以不一致，但是信号的参数个数必须大于槽函数的参数个数（当个数不一致时，就会按顺序拿到信号的前N个参数）

一个信号可以通过connect关联多个槽函数，一个槽函数也能被多个信号关联

六、信号和槽断开连接

使用disconnect断开信号槽的连接（主动断开往往是把信号重新绑定到另一个槽函数上）

widget.cpp：

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

Widget::Widget(QWidget *parent)
    : QWidget(parent)
    , ui(new Ui::Widget)
{
    ui->setupUi(this);
    btn = new QPushButton("按钮", this);
    btn->move(200, 200);
    connect(btn, &QPushButton::clicked, this, &Widget::HandleClicked_1);

    QPushButton* changeBtn = new QPushButton("修改按钮功能", this);
    changeBtn->move(200, 400);
    connect(changeBtn, &QPushButton::clicked, this, &Widget::ChangeButtonRole);
}

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

void Widget::HandleClicked_1() { setWindowTitle("修改窗口标题1"); }

void Widget::HandleClicked_2() { setWindowTitle("修改窗口标题2"); }

void Widget::ChangeButtonRole()
{
    disconnect(btn, &QPushButton::clicked, this, &Widget::HandleClicked_1);
    connect(btn, &QPushButton::clicked, this, &Widget::HandleClicked_2);
    qDebug() << "修改成功";
}

widget.h：

#ifndef WIDGET_H
#define WIDGET_H

#include <QWidget>
#include <QPushButton>
#include <QDebug>

QT_BEGIN_NAMESPACE
namespace Ui { class Widget; }
QT_END_NAMESPACE

class Widget : public QWidget
{
    Q_OBJECT

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

    void HandleClicked_1();
    void HandleClicked_2();
    void ChangeButtonRole();

private:
    Ui::Widget *ui;
    QPushButton* btn;
};
#endif // WIDGET_H

若这里没有disconnect，会使一个信号绑定两个槽函数，触发点击按钮，同时执行两个槽函数

七、信号和槽存在的意义

• **解耦合：**信号发送者不需要知道发出的信号被哪个对象的槽函数接收，槽函数也不需要知道哪些信号关联了自己，Qt的信号槽机制保证了信号与槽函数的调用。支持信号槽机制的类或者父类必须继承于QObject类
• **实现"多对多"的效果：**一个信号可以connect到多个槽函数上，一个槽函数也可以被多个信号connect（实际开发中，这种情况极少）

缺点

与回调函数相比，信号和槽稍微慢⼀些，因为它们提供了更高的灵活性，尽管在实际应用程序中差别不大。通过信号调用的槽函数比直接调用的速度慢约10倍（这是定位信号的接收对象所需的开销；遍历所有关联；编组/解组传递的参数；多线程时，信号可能需要排队），这种调用速度对性能要求不是非常高的场景是可以忽略的，是可以满足绝大部分场景

八、Lambda表达式定义槽函数

• 注意被捕获变量的生命周期
• 尽量传值捕获，传引用捕获可能会捕获到已经被释放的变量，造成程序崩溃

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

Widget::Widget(QWidget *parent)
    : QWidget(parent), ui(new Ui::Widget)
{
    ui->setupUi(this);
    setFixedSize(1000, 1000);

    QPushButton* button = new QPushButton("点击移动", this);
    button->move(400, 800);
    connect(button, &QPushButton::clicked, this, [=](){
        qDebug() << "Lambda";
        button->move(800, 800);
    });
}

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

上述代码传值捕获没问题，传引用捕获会崩溃。原因是button是局部变量（它指向的空间位于堆区，但其本身是一个局部变量的指针），构造函数结束后button变量即被销毁，造成程序崩溃