【Qt教程03】Qt中的信号和槽

郑同学的笔记2024-11-16 15:46

【Qt教程03】Qt中的信号和槽

原创作者：郑同学的笔记
原创地址：https://zhengjunxue.blog.csdn.net/article/details/136629598
qq技术交流群：921273910

  • 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。
  • 举个简单的例子，按钮和窗口本是两个独立的控件，点击按钮并不会对窗口造成任何影响。通过信号和槽机制，我们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。

一、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，比如"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，

例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。

例如，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；再比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为槽。

1、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，这时候Qt对应的窗口类会发出某个信号，以此对用户的挑选做出反应。

因此根据上述的描述我们得到一个结论 -- 信号的本质就是事件，比如：

  • 按钮单击、双击
  • 窗口刷新
  • 鼠标移动、鼠标按下、鼠标释放
  • 键盘输入

2、槽的本质

在Qt中槽函数是一类特殊的功能的函数，在编码过程中也可以作为类的普通成员函数来使用。之所以称之为槽函数是因为它们还有一个职责就是对Qt框架中产生的信号进行处理。

二、标准信号槽使用

每个信号都可以用函数来表示，称为信号函数；每个槽也可以用函数表示，称为槽函数。

例如，"按钮被按下"这个信号可以用 clicked() 函数表示，"窗口关闭"这个槽可以用 close() 函数表示

1、demo

创建一个不含 ui 文件的 Qt Widgets Application 项目，只保留 main.cpp 源文件，删除 mainwindow.h 和 mainwindow.cpp 文件。在 main.cpp 文件中编写如下代码：

cpp 复制代码 
//main.cpp
#include <QApplication>
#include <QWidget>
#include <QPushButton>
int main(int argc, char *argv[])
{
    QApplication a(argc, argv);
    //添加窗口
    QWidget widget;
    //定义一个按钮，它位于 widget 窗口中
    QPushButton But("按钮控件",&widget);
    //设置按钮的位置和尺寸
    But.setGeometry(100,100,100,50);
    //信号与槽，实现当用户点击按钮时，widget 窗口最大化
    QObject::connect(&But,&QPushButton::clicked,&widget,&QWidget::showMaximized);
    //让 widget 窗口显示
    widget.show();
    return a.exec();
}

如上图所示，由于使用了 conect() 函数将 But 的 clicked() 信号函数和 widget 的 close() 槽函数关联起来，所以生成了"点击按钮后主窗口最大化"的效果。

2、信号函数

Qt 的各个控件类都提供了一些常用的信号函数和槽函数。例如 QPushButton 类提供了 4 个信号函数和 5 个 public slots 属性的槽函数，可以满足大部分场景的需要。

  • 2.1 QPushButton 类的使用手册，如下图所示。

  • 2.2 在 Contents 部分可以看到，QPushButton 类只提供了一些Public Slots属性的槽函数，没有提供信号函数。对于 QPushButton 类按钮，除了可以使用自己类提供的槽函数，还可以使用从父类继承过来的信号函数和槽函数。由图 2 可知，QPushButton 的父类是 QAbstractButton，点击 QAbstractButton 就可以直接跳转到此类的使用手册，如下图所示：

3、槽函数

本demo中使用的槽函数QWidget::showMaximized

4、connect()函数实现信号和槽

在Qt中信号和槽函数都是独立的个体，本身没有任何联系，但是由于某种特性需求我们可以将二者连接到一起。在Qt中我们需要使用QOjbect类中的connect函数进二者的关联。

cpp 复制代码 
 //信号与槽，实现当用户点击按钮时，widget 窗口最大化
    QObject::connect(&But,&QPushButton::clicked,&widget,&QWidget::showMaximized);

connect() 是 QObject 类中的一个静态成员函数，专门用来关联指定的信号函数和槽函数。

5、使用注意

connect()操作一般写在窗口的构造函数中, 相当于在事件产生之前在qt框架中先进行注册, 这样在程序运行过程中假设产生了按钮的点击事件, 框架就会调用信号接收者对象对应的槽函数了, 如果信号不产生, 槽函数也就一直不会被调用。

6、扩展

在 Qt5 版本之前，connect() 函数最常用的语法格式是：

cpp 复制代码 
QObject::connect(const QObject *sender, const char *signal, const QObject *receiver, const char *method, Qt::ConnectionType type = Qt::AutoConnection)

各个参数的含义分别是：

  • sender：指定信号的发送者；
  • signal：指定信号函数，信号函数必须用 SIGNAL() 宏括起来；
  • reveiver：指定信号的接收者；
  • method：指定接收信号的槽函数，槽函数必须用 SLOT() 宏括起来；
  • 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。

用 connect() 函数将 But 按钮的 clicked() 信号函数和 widget 窗口的 close() 槽函数关联起来，实现代码如下：

cpp 复制代码 
connect(&But, SIGNAL(clicked()), &widget, SLOT(close()));

如此就实现了"按下按钮会关闭窗口"的功能。

Qt5 版本中，connect() 函数引入了新的用法，常用的语法格式是：

cpp 复制代码 
QObject::connect(const QObject *sender, PointerToMemberFunction signal, const QObject *receiver, PointerToMemberFunction method, Qt::ConnectionType type = Qt::AutoConnection)

和旧版本相比，新版的 connect() 函数改进了指定信号函数和槽函数的方式，不再使用 SIGNAL() 和 SLOT() 宏。

例如，用新版 connect() 函数关联 But 按钮的 clicked() 信号函数和 widget 窗口的 close() 槽函数，实现代码为：

cpp 复制代码 
connect(&But, &QPushButton::clicked, &widget, &QWidget::close);

可以看到，新版 connect() 函数指定信号函数和槽函数的语法格式是&+函数所在类+函数名。

一个 connect() 函数只能关联一个信号函数和一个槽函数，程序中可以包含多个 connect() 函数，能实现以下几种效果：

关联多个信号函数和多个槽函数；

一个信号函数可以关联多个槽函数，当信号发出时，与之关联的槽函数会一个接一个地执行，但它们执行的顺序是随机的，无法人为指定哪个先执行、哪个后执行；

多个信号函数可以关联同一个槽函数，无论哪个信号发出，槽函数都会执行。

三、自定义信号槽

Qt框架提供的信号槽在某些特定场景下是无法满足我们的项目需求的，因此我们还设计自己需要的的信号和槽，同样还是使用connect()对自定义的信号槽进行连接。

如果想要在QT类中自定义信号槽, 需要满足一些条件, 并且有些事项也需要注意:

要编写新的类并且让其继承Qt的某些标准类

这个新的子类必须从QObject类或者是QObject子类进行派生

在定义类的头文件中加入 Q_OBJECT 宏

1、demo

cpp 复制代码 
//main.cpp
#include <QApplication>
#include <QWidget>
#include <QDebug>
class MyWidget:public QWidget{
    //Q_OBJECT 是一个宏，添加它才能正常使用 Qt 的信号和槽机制
    Q_OBJECT
//信号函数
signals:
    void MySignal(QString mess1,QString mess2);
public:
    //发射信号的函数
    void emitSignal(){
        emit MySignal(message1,message2);
    }
    //普通类成员函数
    void recSlot1(QString mess){
        qDebug() << "执行 recSlot1() 成员函数，输出" << mess;
    }
//槽函数
public slots:
    void recSlot2(QString mess1,QString mess2){
        qDebug() << "执行 recSlot2() 槽函数，输出"<< mess1 << " " << mess2;
    }
public:
    QString message1;
    QString message2;
};
//全局函数
void recSlot3(){
    qDebug() << "执行 recSlot3() 全局函数";
}
int main(int argc, char *argv[])
{
    QApplication a(argc, argv);
    //创建主窗口
    MyWidget mywidget;
    mywidget.message1 = "Qt 教程";
    mywidget.message2 = "槽函数";
    //类的成员函数作为槽函数
    QObject::connect(&mywidget,&MyWidget::MySignal,&mywidget,&MyWidget::recSlot1);
    //信号函数和槽函数相连接
    QObject::connect(&mywidget,&MyWidget::MySignal,&mywidget,&MyWidget::recSlot2);
    //全局函数作为槽函数
    QObject::connect(&mywidget,&MyWidget::MySignal,&recSlot3);
    mywidget.show();
    //发射 Signal 信号
    mywidget.emitSignal();
    return a.exec();
}
//MyWidget类的定义应该放到 .h 文件中，本例中将其写到 main.cpp 中，程序最后需要添加 #include "当前源文件名.moc" 语句，否则无法通过编译。
#include "main.moc"

执行程序，会弹出一个 myWidget 空白窗口，同时输出以下信息：

执行 recSlot1() 成员函数，输出 "Qt 教程"

执行 recSlot2() 槽函数，输出 "Qt 教程" "槽函数"

执行 recSlot3() 全局函数
recSlot1() 是 MyWidget 类内部的 public 成员函数，可以当做槽函数使用；

recSlot2() 位于 MyWidget 类的内部，修饰它的关键字是 public slots。slots 和 emit 一样，是 Qt 扩展的一个关键字，专门用来修饰槽函数。也就是说，recSlot2() 是 MyWidget 类中的槽函数。

recSlot3() 是全局函数，可以当做槽函数使用。
slots 关键字可以和 public、protected、private 搭配使用，它们的区别是：

public slots：该关键字修饰的槽函数，既可以在当前类及其子类的成员函数中调用，也可以在类外部的其它函数（比如 main() 函数）中调用；

protected slots：该关键字修饰的槽函数，仅允许在当前类及其子类的成员函数内调用，不能在类外部的其它函数内调用；

private slots：该关键字修饰的槽函数，只允许在当前类的成员函数内调用，不能在子类中调用，也不能在类外部的其它函数内调用。

2、自定义信号函数

在Qt中信号的本质是事件, 但是在框架中也是以函数的形式存在的, 只不过信号对应的函数只有声明, 没有定义。如果Qt中的标准信号不能满足我们的需求，可以在程序中进行信号的自定义，当自定义信号对应的事件产生之后，认为的将这个信号发射出去即可（其实就是调用一下这个信号函数）。

下边给大家阐述一下, 自定义信号的要求和注意事项:

    1. 信号是类的成员函数
    1. 返回值必须是 void 类型
    1. 参数可以随意指定, 信号也支持重载
    1. 信号需要使用 signals 关键字进行声明, 使用方法类似于public等关键字
    1. 信号函数只需要声明, 不需要定义(没有函数体实现)
    1. 在程序中发射自定义信号: 发送信号的本质就是调用信号函数
    • 习惯性在信号函数前加关键字: emit, 但是可以省略不写
    • emit只是显示的声明一下信号要被发射了, 没有特殊含义
    • 底层 emit == #define emit

3、自定义槽函数

槽函数就是信号的处理动作，在Qt中槽函数可以作为普通的成员函数来使用。如果标准槽函数提供的功能满足不了需求，可以自己定义槽函数进行某些特殊功能的实现。自定义槽函数和自定义的普通函数写法是一样的。

    1. 返回值必须是 void 类型
    1. 槽也是函数, 因此也支持重载
    1. 槽函数的参数个数只能比信号函数少，不能比信号函数多；
    1. 槽函数的参数是用来接收信号传递的数据的, 信号传递的数据就是信号的参数
      Qt中槽函数的类型是多样的
    • Qt中的槽函数可以是类的成员函数、全局函数、静态函数、Lambda表达式（匿名函数）
    1. 槽函数可以使用关键字进行声明: slots (Qt5中slots可以省略不写)
    • public slots:
    • private slots: --> 这样的槽函数不能在类外部被调用
    • protected slots: --> 这样的槽函数不能在类外部被调用

四、Qt的connect 和std::bind

std::bind 和 Qt 的 connect 功能虽然都涉及到函数的调用机制，但它们服务于不同的上下文和目的。下面将分别介绍它们的定义、用途、区别和联系。

1、std::bind

std::bind 是 C++11 引入的一个函数适配器，它位于 头文件中。std::bind 的主要作用是将可调用对象与其参数绑定起来，形成一个新的可调用对象。这对于调整函数调用的参数顺序、固定某些参数值或者适配不同的函数调用接口非常有用。

例如，如果你有一个接受两个参数的函数 f(x, y)，你可以使用 std::bind 将 y 固定为一个特定值，创建一个新的只需要一个参数的函数。

cpp 复制代码 
#include <functional>
#include <iostream>

void f(int a, int b) {
    std::cout << a + b << std::endl;
}

int main() {
    auto new_func = std::bind(f, std::placeholders::_1, 10);
    new_func(5); // 相当于调用 f(5, 10)
}

2、Qt 的 connect

Qt 的 connect 方法是信号与槽（Signals & Slots）机制的核心，是 Qt 特有的一种用于对象间通信的机制。在 Qt 应用程序中，如果一个对象需要知道另一个对象的状态变化或事件发生，可以通过 connect 将一个对象的信号与另一个对象的槽函数连接起来。当信号被发射时，与之相连的槽函数会被自动调用。

cpp 复制代码 
// 假设有一个按钮（QPushButton）和一个标签（QLabel）
QPushButton *button = new QPushButton("Press me");
QLabel *label = new QLabel;

// 使用 connect 连接按钮的 clicked 信号与标签的 setText 槽
QObject::connect(button, &QPushButton::clicked, [=](){
    label->setText("Button was pressed");
});

  • 区别

    用途和上下文：std::bind 主要用于函数适配，即调整函数参数、固定参数等，是标准 C++ 的一部分；而 Qt 的 connect 用于实现对象间的通信，是 Qt 框架特有的功能。

    工作机制：std::bind 通过生成新的可调用对象来适配函数调用；connect 则是通过信号和槽机制，在对象间建立动态的通信链接。

    适用范围：std::bind 更加通用，可以用在任何 C++ 程序中；connect 只适用于 Qt 应用程序开发。

  • 联系

    尽管 std::bind 和 Qt 的 connect 服务于不同的目的，它们都与函数调用的灵活性和动态绑定有关。在某些情况下，它们可以互相补充。例如，你可能会使用 std::bind 来适配一个槽函数的签名，以便它可以被 Qt 的 connect 所连接。

3、补充完整上面的connect例子

cpp 复制代码 
#include <QApplication>
#include <QWidget>
#include <QPushButton>
#include <QLabel>
int main(int argc, char *argv[])
{
    QApplication a(argc, argv);
    //添加窗口
    QWidget widget;

    // 假设有一个按钮（QPushButton）和一个标签（QLabel）
    QPushButton *button = new QPushButton("Press me",&widget);
    //设置按钮的位置和尺寸
    button->setGeometry(100,200,100,50);
    QLabel *label = new QLabel("new QLabel",&widget);
    label->setGeometry(50,50,200,50);

    // 使用 connect 连接按钮的 clicked 信号与标签的 setText 槽
    QObject::connect(button, &QPushButton::clicked, [=](){
        label->setText("Button was pressed");
    });


    //让 widget 窗口显示
    widget.show();
    return a.exec();
}

输出

参考

1.爱编程的大丙------Qt 教程

2.C语言中文网------Qt 教程

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