Qt五大核心特性之属性系统

前言

Qt 的属性系统是基于元对象系统之上的一个功能强大的特性，允许类的成员变量作为属性公开，并支持动态访问、类型安全、信号通知、数据绑定等功能。这些属性可以在运行时进行查询、设置和监控，特别是在与 Qt 的信号槽机制、QML 绑定、以及 Qt Designer 的集成中，Qt 的属性系统发挥了重要作用。

正文

说到属性系统，不得不提到一个宏Q_PROPERTY ，Q_PROPERTY 是 Qt 属性系统的一个宏，用于在 C++ 类中定义属性。这个宏使得属性可以在运行时通过字符串名称访问，支持反射、动态属性绑定、序列化等功能。

1. Q_PROPERTY 的基本格式

Q_PROPERTY 宏的基本格式如下：

Q_PROPERTY(type name
           (READ getFunction [WRITE setFunction] |
            MEMBER memberName [(READ getFunction | WRITE setFunction)])
           [RESET resetFunction]
           [NOTIFY notifySignal]
           [REVISION int]
           [DESIGNABLE bool]
           [SCRIPTABLE bool]
           [STORED bool]
           [USER bool]
           [CONSTANT]
           [FINAL])

各部分解释

1. type :

   属性的类型，例如 int, QString, bool 等。这指定了属性存储的数据类型。

2. name :

   属性的名称。这个名字用于标识属性，并且在运行时可以通过 QObject::property() 或 QObject::setProperty() 访问。

3. READ getFunction :

   指定一个函数来获取属性的值。这是一个必须的部分，如果使用 MEMBER 指定了成员变量，则可以不必提供 READ 函数。通常，getFunction 是一个 const 函数，如 int value() const。

4. WRITE setFunction :

   指定一个函数来设置属性的值。这是一个可选的部分，但如果你希望属性是可写的（即可以在运行时被更改），你需要提供这个函数。

5. MEMBER memberName :

   指定属性绑定到的成员变量。这意味着属性值直接存储在这个成员变量中，而不需要单独的 READ 函数。你可以选择性地提供 WRITE 函数来控制设置值时的行为。

6. RESET resetFunction :

   提供一个函数，用于重置属性的值。这通常用于恢复属性的默认值。例如，在某些情况下，你可能希望允许用户将属性恢复为某个初始状态。

7. NOTIFY notifySignal :

   指定一个信号，在属性值改变时发出。这允许其他对象监听属性的变化，并在属性发生变化时做出响应。这在数据绑定或响应式编程中非常有用。

8. REVISION int :

   指定属性的版本号。这个选项主要在与 QML 集成时使用，用于控制属性在不同 QML 版本中的可见性。

9. DESIGNABLE bool :

   指定属性是否在 Qt Designer 中可见。默认为 true。如果设置为 false，该属性将不会在 Qt Designer 中显示，通常用于不希望设计器用户修改的属性。

10. SCRIPTABLE bool :

    指定属性是否可以在脚本中访问，默认为 true。如果设置为 false，该属性将不会在 Qt 的脚本引擎中暴露。

11. STORED bool :

    指定属性是否应该序列化。默认为 true，即该属性值将被保存（如在保存对象状态时）。如果设置为 false，则该属性值不会被保存。

12. USER bool :

    指定这是用户属性。用户属性在某些场景下有特殊意义，例如在数据模型中，用户属性通常是默认显示的属性。

13. CONSTANT :

    声明属性为常量，这意味着该属性的值在对象生命周期内不会改变，并且没有 WRITE 函数。

14. FINAL :

    声明属性为最终属性，不能在子类中被覆盖。它确保属性在继承链中的唯一性。

注意：上面的READ和MEMBER这两个参数只能选一个，即把你的属性是否设置为成员变量，不想的话就用READ，想的话就用MEMBER

2.例子

以下是使用 Q_PROPERTY 定义属性的示例。

在举例子之前我需要先说明，要使用属性系统，要满足三个条件:

• 直接或者间接继承自QObject
• 类定义中必须包含Q_OBJECT宏
• 属性必须通过Q_PROPERTY宏声明

示例 1: 带有 getter 和 setter 函数的属性

class MyClass : public QObject {
    Q_OBJECT
    Q_PROPERTY(int value READ value WRITE setValue NOTIFY valueChanged)

public:
    int value() const { return m_value; }
    void setValue(int newValue) {
        if (m_value != newValue) {
            m_value = newValue;
            emit valueChanged(m_value);
        }
    }

signals:
    void valueChanged(int newValue);

private:
    int m_value;
};

• Q_PROPERTY(int value READ value WRITE setValue NOTIFY valueChanged) :
  定义了一个 int 类型的属性 value。使用 value() 函数获取属性值，使用 setValue() 函数设置属性值，当属性值发生变化时，发出 valueChanged 信号。

示例 2: 使用 MEMBER 指定成员变量的属性

class MyClass : public QObject {
    Q_OBJECT
    Q_PROPERTY(int value MEMBER m_value NOTIFY valueChanged)

public:
    void setValue(int newValue) {
        if (m_value != newValue) {
            m_value = newValue;
            emit valueChanged(m_value);
        }
    }

signals:
    void valueChanged(int newValue);

private:
    int m_value;
};

• Q_PROPERTY(int value MEMBER m_value NOTIFY valueChanged) :
  定义了一个 int 类型的属性 value，该属性直接与成员变量 m_value 绑定，值发生变化时，发出 valueChanged 信号。

3. 示例

以下是如何定义和使用这个属性的完整示例：

class MyClass : public QObject {
    Q_OBJECT
    Q_PROPERTY(int value READ value WRITE setValue NOTIFY valueChanged)

public:
    MyClass(QObject *parent = nullptr) : QObject(parent), m_value(0) {}

    int value() const { return m_value; }
    void setValue(int value) {
        if (m_value != value) {
            m_value = value;
            emit valueChanged(m_value);
        }
    }

signals:
    void valueChanged(int newValue);

private:
    int m_value;
};

属性的动态访问

通过 QObject 的 setProperty 和 property 方法，属性可以在运行时动态访问和修改。

MyClass obj;
obj.setProperty("value", 42);  // 动态设置属性值
int value = obj.property("value").toInt();  // 动态获取属性值

信号与属性的结合

在属性值变化时，通常会发出一个 NOTIFY 信号，这个信号可以被槽函数接收，以实现自动化处理或 UI 更新。

QObject::connect(&obj, &MyClass::valueChanged, [](int newValue){
    qDebug() << "The value has changed to" << newValue;
});

obj.setValue(100);  // 改变属性值，将触发信号

与 QML 的集成

Qt 属性系统与 QML 的绑定特性无缝集成。通过属性，QML 和 C++ 之间可以实现数据绑定和交互。

class MyItem : public QObject {
    Q_OBJECT
    Q_PROPERTY(int count READ count WRITE setCount NOTIFY countChanged)

public:
    MyItem(QObject *parent = nullptr) : QObject(parent), m_count(0) {}

    int count() const { return m_count; }
    void setCount(int newCount) {
        if (m_count != newCount) {
            m_count = newCount;
            emit countChanged(m_count);
        }
    }

signals:
    void countChanged(int newCount);

private:
    int m_count;
};

在 QML 文件中可以这样使用：

import QtQuick 2.0

Rectangle {
    width: 100; height: 100

    MyItem {
        id: item
    }

    Text {
        text: "Count is " + item.count
    }

    MouseArea {
        anchors.fill: parent
        onClicked: item.count += 1
    }
}

4.动态属性与静态属性

用Q_PROPERTY宏定义的属性就是静态属性，而用QObject::setProperty这个方法添加的属性就是动态属性，它们两个的区别是静态属性是在编译前就添加好的属性，而动态属性则是在运行时添加到对象的属性 ，静态属性性能更高，但是灵活性更低；而动态属性性能略低，但是灵活性更高。

5.属性系统的应用场景

1. Qt Designer: Qt 属性系统使得对象的属性可以在设计时通过 Qt Designer 进行设置和修改。
2. 信号和槽机制: 属性变化可以通过信号通知其他对象，便于实现响应式编程。
3. QML 绑定: QML 中的界面元素可以直接绑定到 C++ 对象的属性，实现动态 UI。
4. 动态类型系统: 允许在运行时查询和设置属性，适用于插件系统、脚本语言集成等场景。

总结

Qt 的属性系统为 C++ 提供了类似高级语言的功能，如反射、动态属性访问和信号槽自动通知。它是 Qt 框架的核心特性之一，使得我们能够以简洁而灵活的方式构建复杂的应用程序。