Qt信号与槽机制

1. 信号与槽的基本概念

信号与槽（Signal & Slot）是Qt框架中最重要的特性之一，它提供了对象之间通信的机制。在传统的GUI编程中，我们通常使用回调函数来处理事件，而Qt的信号与槽机制提供了一种更加灵活、类型安全的方式来处理对象之间的通信。

基本原理

信号（Signal）：当特定事件发生时，对象会发射信号
槽（Slot）：用于接收信号并响应的函数
连接（Connection）：将信号与槽关联起来的机制

2. 信号与槽的声明与定义

信号的声明

信号在类中使用signals关键字声明，只需要声明，不需要定义实现。

cpp 复制代码

// 信号声明示例 (school.h)
class School : public QObject
{
    Q_OBJECT
public:
    explicit School(QObject *parent = nullptr);

signals: // Qt信号的关键字,只声明，不用定义
    void sendMessages();
    void sendMessages2();
};

槽的声明与定义

槽函数需要在类中使用slots关键字声明，并且需要在源文件中定义实现。

cpp 复制代码

// 槽声明示例 (student.h)
class Student : public QObject
{
    Q_OBJECT
public:
    explicit Student(QObject *parent = nullptr);

signals:

public slots:
    // 声明后还需要定义
    void comeBackToClass();
};

cpp 复制代码

// 槽定义示例 (student.cpp)
#include "student.h"
#include <QDebug>

Student::Student(QObject *parent) : QObject(parent)
{

}

void Student::comeBackToClass()
{
    qDebug() << "学生上课" << endl;
}

3. 信号与槽的连接

连接语法

使用connect函数将信号与槽连接起来：

cpp 复制代码

connect(sender, SIGNAL(signalName()), receiver, SLOT(slotName()));

其中：

sender：发送信号的对象
SIGNAL(signalName())：信号名称
receiver：接收信号的对象
SLOT(slotName())：槽函数名称

连接示例

cpp 复制代码

// 连接示例 (mainwindow.cpp)
MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)
    : QMainWindow(parent)
    , ui(new Ui::MainWindow)
{
    ui->setupUi(this);
    school = new School(this);
    student = new Student(this);

    // 连接School的sendMessages信号到Student的comeBackToClass槽
    connect(school, SIGNAL(sendMessages()), student, SLOT(comeBackToClass()));
    
    // 连接School的sendMessages2信号到MainWindow的iconSizeChanged信号
    connect(school, SIGNAL(sendMessages2()), this, SIGNAL(iconSizeChanged()));
    
    // 发射信号
    emit school->sendMessages();
}

4. 信号的发射

使用emit关键字发射信号：

cpp 复制代码

emit school->sendMessages();

5. 信号与槽的特点

类型安全：编译器会检查信号和槽的参数类型是否匹配
松散耦合：信号发送者不需要知道谁会接收信号
多对多关系：一个信号可以连接到多个槽，一个槽也可以接收多个信号
自动断开连接：当对象被销毁时，所有涉及该对象的连接会自动断开

6. 完整示例代码

main.cpp

cpp 复制代码

#include "mainwindow.h"

#include <QApplication>

int main(int argc, char *argv[])
{
    QApplication a(argc, argv);
    MainWindow w;
    w.show();
    return a.exec();
}

mainwindow.h

cpp 复制代码

#ifndef MAINWINDOW_H
#define MAINWINDOW_H
#include "school.h"
#include "student.h"

#include <QMainWindow>

QT_BEGIN_NAMESPACE
namespace Ui { class MainWindow; }
QT_END_NAMESPACE

class School;
class Student;

class MainWindow : public QMainWindow
{
    Q_OBJECT

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

private:
    Ui::MainWindow *ui;
    School *school;
    Student *student;
};
#endif // MAINWINDOW_H

mainwindow.cpp

cpp 复制代码

#include "mainwindow.h"
#include "ui_mainwindow.h"

MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)
    : QMainWindow(parent)
    , ui(new Ui::MainWindow)
{
    ui->setupUi(this);
    school = new School(this);
    student = new Student(this);

    connect(school, SIGNAL(sendMessages()), student, SLOT(comeBackToClass()));
    connect(school, SIGNAL(sendMessages2()), this, SIGNAL(iconSizeChanged()));
    emit school->sendMessages();
}

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

school.h

cpp 复制代码

#ifndef SCHOOL_H
#define SCHOOL_H

#include <QObject>

class School : public QObject
{
    Q_OBJECT
public:
    explicit School(QObject *parent = nullptr);

signals: // Qt信号的关键字,只声明，不用定义
    void sendMessages();
    void sendMessages2();

};

#endif // SCHOOL_H

school.cpp

cpp 复制代码

#include "school.h"

School::School(QObject *parent) : QObject(parent)
{

}

student.h

cpp 复制代码

#ifndef STUDENT_H
#define STUDENT_H

#include <QObject>

class Student : public QObject
{
    Q_OBJECT
public:
    explicit Student(QObject *parent = nullptr);

signals:

public slots:
    // 声明后还需要定义
    void comeBackToClass();

};

#endif // STUDENT_H

student.cpp

cpp 复制代码

#include "student.h"
#include <QDebug>

Student::Student(QObject *parent) : QObject(parent)
{

}

void Student::comeBackToClass()
{
    qDebug() << "学生上课" << endl;
}

7. 信号与槽的新语法（Qt5及以上）

Qt5引入了新的信号与槽连接语法，使用函数指针代替字符串，提供了更好的类型检查：

cpp 复制代码

// 新语法示例
connect(school, &School::sendMessages, student, &Student::comeBackToClass);

这种新语法的优点：

编译时类型检查，避免运行时错误
支持IDE的自动补全和重构
性能更好

8. 注意事项

使用信号与槽的类必须继承自QObject
类声明中必须包含Q_OBJECT宏
信号没有返回值（必须是void）
槽函数可以是普通成员函数，也可以是虚函数
信号和槽的参数必须匹配，但槽可以比信号的参数少

9. 总结

Qt的信号与槽机制是一种强大的对象间通信方式，它使得GUI编程更加灵活和模块化。通过本例中的School和Student类，我们可以看到如何定义信号和槽，以及如何将它们连接起来实现对象间的通信。

在实际开发中，信号与槽机制被广泛应用于用户界面事件处理、多线程通信、网络编程等场景，是Qt开发中必须掌握的核心概念。