【Qt】信号与槽

一、信号与槽概述

信号与槽是Qt特有的消息传输机制，用于解决控件间的通信问题。在传统GUI编程中，通常使用回调函数实现控件交互，但回调函数存在耦合度高、可读性差等问题。Qt的信号槽机制通过松耦合设计，让相互独立的控件能够灵活关联。

1.1 核心概念

事件：用户与控件的交互行为（如点击按钮、关闭窗口、键盘输入等）。
信号：事件触发时，控件发出的"通知"（如按钮被点击时发出clicked()信号）。
槽：接收信号并做出响应的函数（如窗口接收clicked()信号后执行close()函数关闭自身）。
关联：通过connect()函数将信号发送者、信号、接收者、槽函数绑定，实现"信号触发→槽函数执行"的逻辑。

核心价值：信号发送者无需知道接收者的存在，接收者也无需知道哪些信号触发自己，完全解耦。例如"按钮"和"窗口"是独立控件，通过信号槽关联后，点击按钮即可关闭窗口。

1.2 信号的本质

信号的本质是事件的抽象表示，当用户操作控件（或系统触发事件）时，Qt对应的类会自动发出对应的信号。

关键特性：

信号由实例化的类对象发出（如QPushButton实例发出clicked()信号）。
信号的呈现形式是函数（称为信号函数），无需开发者实现，Qt通过元编程（Meta Programming）自动生成。
信号函数用signals关键字修饰，只需要声明，不需要定义。
常见信号场景：
- 控件交互：按钮点击（clicked()）、输入框文本变化（textChanged()）。
- 系统事件：窗口刷新（paintEvent()）、鼠标移动（mouseMoveEvent()）、键盘按下（keyPressEvent()）。

1.3 槽的本质

槽（Slot）是响应信号的普通C++函数 ，与常规函数的区别仅在于：槽函数可以通过connect()与信号关联，当信号触发时自动执行。

关键特性：

槽函数可以定义在public、protected、private作用域，支持参数和重载，但不能有默认参数。
槽函数需要显式实现（与普通函数一致），用public slots/protected slots/private slots修饰（Qt5后可直接放在public等作用域，无需slots关键字）。
槽函数可直接调用（不依赖信号触发）。
底层逻辑：信号槽机制本质是函数调用，例如"点击按钮关闭窗口"就是clicked()信号函数调用close()槽函数。

二、信号与槽的基本使用

信号与槽的核心操作是"连接"，Qt通过QObject类提供的静态函数connect()实现关联。QObject是Qt中绝大多数类的父类，所有支持信号槽的类都必须继承自QObject并添加Q_OBJECT宏。

2.1 connect函数连接信号与槽

函数原型（Qt5）：

cpp 复制代码

connect(
    const QObject *sender,    // 信号发送者（如按钮对象）
    const char *signal,       // 发送的信号（信号函数）
    const QObject *receiver,  // 信号接收者（如窗口对象）
    const char *method,       // 响应的槽函数
    Qt::ConnectionType type = Qt::AutoConnection  // 连接方式（默认自动）
);

现代Qt（Qt5+）推荐语法（类型安全）：

cpp 复制代码

connect(sender, &SenderClass::signalFunc, receiver, &ReceiverClass::slotFunc);

示例：点击按钮关闭窗口

cpp 复制代码

#include "widget.h"
#include <QPushButton>

Widget::Widget(QWidget *parent) : QWidget(parent)
{
    // 创建按钮（父对象为当前窗口）
    QPushButton *btn = new QPushButton("关闭窗口", this);
    // 调整窗口大小
    resize(800, 600);
    
    // 连接信号与槽：按钮点击信号 → 窗口关闭槽函数
    connect(btn, &QPushButton::clicked, this, &QWidget::close);
}

Widget::~Widget() {}

注意：

发送者和接收者必须是QObject子类实例（或间接继承）。

信号函数和槽函数的参数列表需匹配（信号参数个数可≥槽函数，反之不行）。

若类中使用信号槽，必须在类声明中添加Q_OBJECT宏。

2.2 Qt Creator可视化生成信号槽

Qt Creator提供UI设计器，可通过拖拽控件+可视化操作生成信号槽代码，无需手动编写connect()。

操作步骤：

新建Qt Widgets项目，勾选"生成UI设计文件"（.ui文件）。
双击widget.ui进入UI设计界面，拖拽一个PushButton控件到窗口。
选中按钮 → 右键 → 转到槽（Go to Slot）→ 选择clicked()信号 → 点击OK。
Qt Creator自动生成槽函数声明（在widget.h）和定义（在widget.cpp）。
在槽函数中添加业务逻辑（如关闭窗口）。

自动生成的代码：

widget.h（头文件声明）：

cpp 复制代码

#ifndef WIDGET_H
#define WIDGET_H

#include <QWidget>

QT_BEGIN_NAMESPACE
namespace Ui { class Widget; }
QT_END_NAMESPACE

class Widget : public QWidget
{
    Q_OBJECT

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

private slots:
    // 自动生成的槽函数（命名规则：on_对象名_信号名）
    void on_pushButton_clicked();

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

widget.cpp（源文件实现）：

cpp 复制代码

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

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

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

// 实现关闭窗口功能
void Widget::on_pushButton_clicked()
{
    this->close();  // 窗口关闭
}

命名规则说明 ：

自动生成的槽函数名格式为on_XXX_SSS，其中：

XXX：控件的objectName属性（默认如pushButton）。

SSS：信号名（如clicked）。
遵循该规则的槽函数会被Qt自动关联信号，无需手动connect()，但推荐显式使用connect()以提高可读性。

三、自定义信号与槽

Qt允许开发者自定义信号和槽，满足复杂业务场景（如自定义控件交互、跨类通信等）。自定义需遵循严格的语法规则。

3.1 自定义信号与槽的语法规则

1. 自定义信号规则

必须在signals关键字下声明（无需public等修饰符）。
返回值必须为void，只声明不实现（Qt自动生成实现）。
支持参数和重载。
发送信号时使用emit关键字（可选，仅用于代码可读性）。

2. 自定义槽函数规则

Qt5+：可声明在public/protected/private作用域（无需slots关键字）；Qt4及之前必须在public slots等下声明。
返回值必须为void，需要显式实现。
支持参数和重载，参数列表需与关联的信号匹配（信号参数个数≥槽函数）。

3. 核心要求

信号和槽的类必须继承自QObject并添加Q_OBJECT宏。
关联信号与槽时，需先完成connect()，再发送信号（否则槽函数不响应）。

3.2 基础自定义示例

场景：老师发出"上课了"信号，学生响应"回到座位学习"

新建Teacher类（信号发送者）和Student类（信号接收者），均继承自QObject。

步骤1：声明类（头文件）

teacher.h（老师类，发送信号）：

cpp 复制代码

#ifndef TEACHER_H
#define TEACHER_H

#include <QObject>

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

signals:
    // 自定义信号：上课了
    void classBegin();
};

#endif // TEACHER_H

student.h（学生类，接收信号）：

cpp 复制代码

#ifndef STUDENT_H
#define STUDENT_H

#include <QObject>
#include <QDebug>

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

public slots:
    // 自定义槽函数：响应上课信号
    void goToClass();
};

#endif // STUDENT_H

widget.h（主窗口，实例化对象并关联）：

cpp 复制代码

#ifndef WIDGET_H
#define WIDGET_H

#include <QWidget>
#include "teacher.h"
#include "student.h"

class Widget : public QWidget
{
    Q_OBJECT

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

private:
    Teacher *teacher;  // 信号发送者
    Student *student;  // 信号接收者
};
#endif // WIDGET_H

步骤2：实现类（源文件）

teacher.cpp：

cpp 复制代码

#include "teacher.h"

Teacher::Teacher(QObject *parent) : QObject(parent) {}

student.cpp：

cpp 复制代码

#include "student.h"

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

// 槽函数实现：回到座位学习
void Student::goToClass()
{
    qDebug() << "学生：回到座位，开始学习！";
}

widget.cpp（关联信号与槽并发送信号）：

cpp 复制代码

#include "widget.h"
#include <QPushButton>

Widget::Widget(QWidget *parent) : QWidget(parent)
{
    // 实例化对象
    teacher = new Teacher(this);
    student = new Student(this);

    // 关联信号与槽：老师的classBegin信号 → 学生的goToClass槽函数
    connect(teacher, &Teacher::classBegin, student, &Student::goToClass);

    // 创建按钮触发信号
    QPushButton *btn = new QPushButton("上课铃响", this);
    btn->move(100, 100);
    resize(800, 600);

    // 按钮点击 → 发送老师的classBegin信号
    connect(btn, &QPushButton::clicked, this, [=]() {
        emit teacher->classBegin();  // 发送自定义信号
    });
}

Widget::~Widget() {}

运行结果：

3.3 带参数的信号与槽（含重载）

信号和槽支持参数传递，核心规则：信号的参数列表必须与槽函数的参数列表兼容（信号参数个数≥槽函数，参数类型一致）。

场景：老师点名（传递学生姓名），学生应答

步骤1：重载信号与槽

teacher.h（重载带参数的信号）：

cpp 复制代码

signals:
    void callStudent();          // 无参信号
    void callStudent(QString name);  // 带参数信号（传递学生姓名）

student.h（重载带参数的槽函数）：

cpp 复制代码

public slots:
    void answer();               // 无参槽函数
    void answer(QString name);   // 带参数槽函数

步骤2：实现槽函数

student.cpp：

cpp 复制代码

// 无参应答
void Student::answer()
{
    qDebug() << "学生：到！";
}

// 带参数应答（接收学生姓名）
void Student::answer(QString name)
{
    qDebug() << "学生" << name << "：到！";
}

步骤3：关联重载信号与槽（需用函数指针指定）

由于重载函数存在歧义，需通过函数指针明确指定关联的信号和槽：

cpp 复制代码

#include "widget.h"
#include <QPushButton>

Widget::Widget(QWidget *parent) : QWidget(parent)
{
    teacher = new Teacher(this);
    student = new Student(this);

    // 1. 关联无参信号与槽（用函数指针消除歧义）
    void (Teacher::*signalNoParam)() = &Teacher::callStudent;
    void (Student::*slotNoParam)() = &Student::answer;
    connect(teacher, signalNoParam, student, slotNoParam);

    // 2. 关联带参数信号与槽（用函数指针消除歧义）
    void (Teacher::*signalWithParam)(QString) = &Teacher::callStudent;
    void (Student::*slotWithParam)(QString) = &Student::answer;
    connect(teacher, signalWithParam, student, slotWithParam);

    // 按钮1：触发无参信号
    QPushButton *btn1 = new QPushButton("点名（无参）", this);
    btn1->move(100, 100);

    // 按钮2：触发带参数信号
    QPushButton *btn2 = new QPushButton("点名（带参数）", this);
    btn2->move(100, 150);

    resize(800, 600);

    // 绑定按钮点击事件
    connect(btn1, &QPushButton::clicked, this, [=]() {
        emit teacher->callStudent();  // 发送无参信号
    });

    connect(btn2, &QPushButton::clicked, this, [=]() {
        emit teacher->callStudent("小明");  // 发送带参数信号
    });
}

运行结果：

参数匹配规则：

信号参数个数可以多于槽函数（多余参数会被忽略）。

槽函数参数个数不能多于信号（否则无法匹配，编译报错）。

参数类型必须一致（如信号是int，槽函数不能是QString）。

四、信号与槽的连接方式

信号与槽支持多种连接模式，满足不同场景下的通信需求，核心分为一对一、一对多、多对一三种。

4.1 一对一连接

两种形式：

一个信号连接一个槽函数。
一个信号连接另一个信号（信号转发）。

形式1：信号→槽

cpp 复制代码

// 按钮点击 → 窗口关闭（一对一）
connect(btn, &QPushButton::clicked, this, &QWidget::close);

形式2：信号→信号（转发）

cpp 复制代码

// 按钮点击 → 转发为老师的classBegin信号
connect(btn, &QPushButton::clicked, teacher, &Teacher::classBegin);
// 老师的classBegin信号 → 学生的goToClass槽函数
connect(teacher, &Teacher::classBegin, student, &Student::goToClass);

场景：需要多层信号传递时（如子控件信号转发给父控件）。

4.2 一对多连接

一个信号触发多个槽函数，槽函数执行顺序与connect()调用顺序一致。

示例：点击按钮触发三个槽函数

cpp 复制代码

#include "widget.h"
#include <QPushButton>
#include <QDebug>

class Widget : public QWidget
{
    Q_OBJECT
public:
    Widget(QWidget *parent = nullptr) : QWidget(parent)
    {
        QPushButton *btn = new QPushButton("触发多个槽", this);
        btn->move(100, 100);
        resize(800, 600);

        // 一个信号连接三个槽函数
        connect(btn, &QPushButton::clicked, this, &Widget::slot1);
        connect(btn, &QPushButton::clicked, this, &Widget::slot2);
        connect(btn, &QPushButton::clicked, this, &Widget::slot3);
    }

private slots:
    void slot1() { qDebug() << "执行槽函数1"; }
    void slot2() { qDebug() << "执行槽函数2"; }
    void slot3() { qDebug() << "执行槽函数3"; }
};

运行结果：

4.3 多对一连接

多个信号触发同一个槽函数，任何一个信号触发都会执行该槽。

示例：两个按钮+一个键盘信号，共同触发"打印信息"槽函数

cpp 复制代码

#include "widget.h"
#include <QPushButton>
#include <QKeyEvent>
#include <QDebug>

class Widget : public QWidget
{
    Q_OBJECT
public:
    Widget(QWidget *parent = nullptr) : QWidget(parent)
    {
        // 按钮1
        QPushButton *btn1 = new QPushButton("按钮1", this);
        btn1->move(100, 100);
        // 按钮2
        QPushButton *btn2 = new QPushButton("按钮2", this);
        btn2->move(100, 150);

        resize(800, 600);
        setFocusPolicy(Qt::StrongFocus);  // 启用键盘焦点

        // 三个信号连接同一个槽函数
        connect(btn1, &QPushButton::clicked, this, &Widget::slotPrint);
        connect(btn2, &QPushButton::clicked, this, &Widget::slotPrint);
        // 键盘按下信号（需重写keyPressEvent）
    }

protected:
    // 重写键盘按下事件，发送自定义信号
    void keyPressEvent(QKeyEvent *event) override
    {
        if (event->key() == Qt::Key_Space) {
            emit spacePressed();  // 空格键按下信号
        }
    }

signals:
    void spacePressed();  // 自定义键盘信号

private slots:
    void slotPrint() { qDebug() << "触发共同槽函数！"; }
};

运行结果：

点击按钮1、按钮2或按下空格键，均输出：触发共同槽函数！

五、信号与槽的高级用法

5.1 信号与槽的断开（disconnect）

当不需要信号与槽的关联时，可使用disconnect()函数断开连接。用法与connect()完全一致。

示例：动态连接与断开

cpp 复制代码

#include "widget.h"
#include <QPushButton>
#include <QDebug>

class Widget : public QWidget
{
    Q_OBJECT
public:
    Widget(QWidget *parent = nullptr) : QWidget(parent)
    {
        btn1 = new QPushButton("连接槽函数", this);
        btn1->move(100, 100);
        btn2 = new QPushButton("断开槽函数", this);
        btn2->move(100, 150);

        resize(800, 600);

        // 按钮1：连接信号槽
        connect(btn1, &QPushButton::clicked, this, [=]() {
            connect(btn1, &QPushButton::clicked, this, &Widget::slotPrint);
            qDebug() << "已连接槽函数";
        });

        // 按钮2：断开信号槽
        connect(btn2, &QPushButton::clicked, this, [=]() {
            disconnect(btn1, &QPushButton::clicked, this, &Widget::slotPrint);
            qDebug() << "已断开槽函数";
        });
    }

private slots:
    void slotPrint() { qDebug() << "槽函数执行"; }

private:
    QPushButton *btn1;
    QPushButton *btn2;
};

注意事项：

disconnect()的参数必须与connect()完全一致（包括发送者、信号、接收者、槽函数）。
若发送者或接收者被销毁，Qt会自动断开关联，无需手动处理。

5.2 Lambda表达式作为槽函数

Qt5支持使用Lambda表达式作为槽函数，无需显式声明槽函数。

Lambda表达式语法：

cpp 复制代码

[捕获列表](参数列表) 选项 -> 返回值类型 { 函数体 };

核心捕获列表说明：

捕获符号	含义
`[]`	不捕获任何外部变量
`[=]`	值传递捕获所有外部变量（副本，只读）
`[&]`	引用传递捕获所有外部变量
`[this]`	捕获当前类的`this`指针（可访问成员）
`[a, &b]`	值传递捕获`a`，引用传递捕获`b`

示例：Lambda作为槽函数

cpp 复制代码

#include "widget.h"
#include <QPushButton>

Widget::Widget(QWidget *parent) : QWidget(parent)
{
    QPushButton *btn = new QPushButton("关闭窗口", this);
    resize(800, 600);

    // Lambda表达式作为槽函数
    connect(btn, &QPushButton::clicked, this, [=]() {
        this->close();  // [=]捕获所有外部变量（值传递）
    });
}

注意：

Qt5+默认启用C++11，无需额外配置；Qt4需在.pro文件添加CONFIG += C++11。

避免使用[&]捕获局部变量（局部变量销毁后，Lambda可能访问悬空引用）。

六、信号与槽的优缺点

优点：

松耦合：信号发送者和接收者无直接依赖，无需知道对方存在，便于维护和扩展。
灵活性高：支持一对一、一对多、多对一连接，支持参数传递和重载。
可读性强 ：通过connect()直接关联信号与槽，逻辑清晰，无需复杂回调链。

缺点：

效率略低：相比直接函数调用，信号槽需要遍历关联列表、参数编组等操作。
调试难度大：复杂连接关系下，信号传递路径难以追踪（可通过Qt Creator的"信号槽调试器"辅助）。
语法限制 ：需继承QObject并添加Q_OBJECT宏，不支持非QObject子类使用。

【Qt】信号与槽

目录

一、信号与槽概述

1.1 核心概念

1.2 信号的本质

关键特性：

1.3 槽的本质

关键特性：

二、信号与槽的基本使用

2.1 connect函数连接信号与槽

函数原型（Qt5）：

现代Qt（Qt5+）推荐语法（类型安全）：

示例：点击按钮关闭窗口

2.2 Qt Creator可视化生成信号槽

操作步骤：

自动生成的代码：

三、自定义信号与槽

3.1 自定义信号与槽的语法规则

1. 自定义信号规则

2. 自定义槽函数规则

3. 核心要求

3.2 基础自定义示例

场景：老师发出"上课了"信号，学生响应"回到座位学习"

步骤1：声明类（头文件）

步骤2：实现类（源文件）

运行结果：

3.3 带参数的信号与槽（含重载）

场景：老师点名（传递学生姓名），学生应答

步骤1：重载信号与槽

步骤2：实现槽函数

步骤3：关联重载信号与槽（需用函数指针指定）

运行结果：

四、信号与槽的连接方式

4.1 一对一连接

两种形式：

形式1：信号→槽

形式2：信号→信号（转发）

4.2 一对多连接

示例：点击按钮触发三个槽函数

运行结果：

4.3 多对一连接

示例：两个按钮+一个键盘信号，共同触发"打印信息"槽函数

运行结果：

五、信号与槽的高级用法

5.1 信号与槽的断开（disconnect）

示例：动态连接与断开

注意事项：

5.2 Lambda表达式作为槽函数

Lambda表达式语法：

核心捕获列表说明：

示例：Lambda作为槽函数

六、信号与槽的优缺点

优点：

缺点：