QT 的訊號與槽

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轉載：QT 的訊號與槽機制介紹

QT 是一個跨平台的 C++ GUI 應用構架，它提供了豐富的視窗組件集，具有物件導向、易於擴充、真正的組件編程等特點，更為令人信服的是目前 Linux 上最為流行的 KDE 案頭環境就是建立在 QT 庫的基礎之上。QT 支援下列平台：MS/WINDOWS-95、98、NT 和 2000；UNIX/X11-Linux、Sun Solaris、HP-UX、Digital Unix、IBM AIX、SGI IRIX；EMBEDDED- 支援 framebuffer 的 Linux 平台。伴隨著 KDE 的快速發展和普及，QT 很可能成為 Linux 視窗平台上進行軟體開發時的 GUI 首選。

概述

訊號和槽機制是 QT 的核心機制，要精通 QT 編程就必須對訊號和槽有所瞭解。訊號和槽是一種進階介面，應用於對象之間的通訊，它是 QT 的核心特性，也是 QT 區別於其它工具包的重要地方。訊號和槽是 QT 自行定義的一種通訊機制，它獨立於標準的 C/C++ 語言，因此要正確的處理訊號和槽，必須藉助一個稱為 moc（Meta Object Compiler）的 QT 工具，該工具是一個 C++ 預先處理程式，它為高層次的事件處理自動產生所需要的附加代碼。

在我們所熟知的很多 GUI 工具包中，視窗小組件 (widget) 都有一個回呼函數用於響應它們能觸發的每個動作，這個回呼函數通常是一個指向某個函數的指標。但是，在 QT 中訊號和槽取代了這些淩亂的函數指標，使得我們編寫這些通訊程式更為簡潔明了。 訊號和槽能攜帶任意數量和任意類型的參數，他們是類型完全安全的，不會像回呼函數那樣產生 core dumps。

所有從 QObject 或其子類 ( 例如 Qwidget) 派生的類都能夠包含訊號和槽。當對象改變其狀態時，訊號就由該對象發射 (emit) 出去，這就是對象所要做的全部事情，它不知道另一端是誰在接收這個訊號。這就是真正的資訊封裝，它確保對象被當作一個真正的軟體組件來使用。槽用於接收訊號，但它們是普通的對象成員函數。一個槽並不知道是否有任何訊號與自己相串連。而且，對象並不瞭解具體的通訊機制。

你可以將很多訊號與單個的槽進行串連，也可以將單個的訊號與很多的槽進行串連，甚至於將一個訊號與另外一個訊號相串連也是可能的，這時無論第一個訊號什麼時候發射系統都將立刻發射第二個訊號。總之，訊號與槽構造了一個強大的組件編程機制。

 

 

訊號

當某個訊號對其客戶或所有者發生的內部狀態發生改變，訊號被一個對象發射。只有 定義過這個訊號的類及其衍生類別能夠發射這個訊號。當一個訊號被發射時，與其相關聯的槽將被立刻執行，就象一個正常的函數調用一樣。訊號 - 槽機制完全獨立於任何 GUI 事件迴圈。只有當所有的槽返回以後發射函數（emit）才返回。 如果存在多個槽與某個訊號相關聯，那麼，當這個訊號被發射時，這些槽將會一個接一個地 執行，但是它們執行的順序將會是隨機的、不確定的，我們不能人為地指定哪個先執行、哪 個後執行。

訊號的聲明是在標頭檔中進行的，QT 的 signals 關鍵字指出進入了訊號聲明區，隨後即可 聲明自己的訊號。例如，下面定義了三個訊號：

signals: void mySignal(); void mySignal(int x); void mySignalParam(int x,int y);

 

在上面的定義中，signals 是 QT 的關鍵字，而非 C/C++ 的。接下來的一行 void mySignal() 定義了訊號 mySignal，這個訊號沒有攜帶參數；接下來的一行 void mySignal(int x) 定義 了重名訊號 mySignal，但是它攜帶一個整形參數，這有點類似於 C++ 中的虛函數。從形式上 講訊號的聲明與普通的 C++ 函數是一樣的，但是訊號卻沒有函數體定義，另外，訊號的返回 類型都是 void，不要指望能從訊號返回什麼有用資訊。

訊號由 moc 自動產生，它們不應該在 .cpp 檔案中實現。

 

槽

槽是普通的 C++ 成員函數，可以被正常調用，它們唯一的特殊性就是很多訊號可以與其相關聯。當與其關聯的訊號被發射時，這個槽就會被調用。槽可以有參數，但槽的參數不能有預設值。

既然槽是普通的成員函數，因此與其它的函數一樣，它們也有存取許可權。槽的存取許可權決定了誰能夠與其相關聯。同普通的 C++ 成員函數一樣，槽函數也分為三種類型，即 public slots、private slots 和 protected slots。

• public slots：在這個區內聲明的槽意味著任何對象都可將訊號與之相串連。這對於組件編程非常有用，你可以建立彼此互不瞭解的對象，將它們的訊號與槽進行串連以便資訊能夠正確的傳遞。
• protected slots：在這個區內聲明的槽意味著當前類及其子類可以將訊號與之相串連。這適用於那些槽，它們是類實現的一部分，但是其介面介面卻面向外部。
• private slots：在這個區內聲明的槽意味著只有類自己可以將訊號與之相串連。這適用於聯絡非常緊密的類。

槽也能夠聲明為虛函數，這也是非常有用的。

槽的聲明也是在標頭檔中進行的。例如，下面聲明了三個槽：

public slots: void mySlot(); void mySlot(int x); void mySignalParam(int x,int y);

 

 

訊號與槽的關聯

通過調用 QObject 對象的 connect 函數來將某個對象的訊號與另外一個對象的槽函數相關聯，這樣當發射者發射訊號時，接收者的槽函數將被調用。該函數的定義如下：

bool QObject::connect ( const QObject * sender, const char * signal, const QObject * receiver, const char * member ) [static]

這個函數的作用就是將發射者 sender 對象中的訊號 signal 與接收者 receiver 中的 member 槽函數聯絡起來。當指定訊號 signal 時必須使用 QT 的宏 SIGNAL()，當指定槽函數時必須使用宏 SLOT()。如果發射者與接收者屬於同一個對象的話，那麼在 connect 調用中接收者參數可以省略。

例如，下面定義了兩個對象：標籤對象 label 和捲軸對象 scroll，並將 valueChanged() 訊號與標籤對象的 setNum() 相關聯，另外訊號還攜帶了一個整形參數，這樣標籤總是顯示捲軸所處位置的值。

QLabel *label = new QLabel; QScrollBar *scroll = new QScrollBar; QObject::connect( scroll, SIGNAL(valueChanged(int)), label, SLOT(setNum(int)) );

一個訊號甚至能夠與另一個訊號相關聯，看下面的例子：

class MyWidget : public QWidget { public: MyWidget(); ... signals: void aSignal(); ... private: ... QPushButton *aButton; }; MyWidget::MyWidget() { aButton = new QPushButton( this ); connect( aButton, SIGNAL(clicked()), SIGNAL(aSignal()) ); }

在上面的建構函式中，MyWidget 建立了一個私人的按鈕 aButton，按鈕的單擊事件產生的訊號 clicked() 與另外一個訊號 aSignal() 進行了關聯。這樣一來，當訊號 clicked() 被發射時，訊號 aSignal() 也接著被發射。當然，你也可以直接將單擊事件與某個私人的槽函數相關聯，然後在槽中發射 aSignal() 訊號，這樣的話似乎有點多餘。

當訊號與槽沒有必要繼續保持關聯時，我們可以使用 disconnect 函數來中斷連線。其定義如下：

bool QObject::disconnect ( const QObject * sender, const char * signal, const Object * receiver, const char * member ) [static]

這個函數斷開發射者中的訊號與接收者中的槽函數之間的關聯。

有三種情況必須使用 disconnect() 函數：

• 斷開與某個對象相關聯的任何對象。這似乎有點不可理解，事實上，當我們在某個對象中定義了一個或者多個訊號，這些訊號與另外若干個對象中的槽相關聯，如果我們要切斷這些關聯的話，就可以利用這個方法，非常之簡潔。

  disconnect( myObject, 0, 0, 0 ) 或者 myObject->disconnect()

• 斷開與某個特定訊號的任何關聯。

  disconnect( myObject, SIGNAL(mySignal()), 0, 0 ) 或者 myObject->disconnect( SIGNAL(mySignal()) )

• 斷開兩個對象之間的關聯。

  disconnect( myObject, 0, myReceiver, 0 ) 或者 myObject->disconnect( myReceiver )

在 disconnect 函數中 0 可以用作一個萬用字元，分別表示任何訊號、任何接收對象、接收對象中的任何槽函數。但是發射者 sender 不能為 0，其它三個參數的值可以等於 0。

 

 

元對象工具

元對象編譯器 moc（meta object compiler）對 C++ 檔案中的類聲明進行分析併產生用於初始化元對象的 C++ 代碼，元對象包含全部訊號和槽的名字以及指向這些函數的指標。

moc 讀 C++ 源檔案，如果發現有 Q_OBJECT 宏聲明的類，它就會產生另外一個 C++ 源檔案，這個新產生的檔案中包含有該類的元對象代碼。例如，假設我們有一個標頭檔 mysignal.h，在這個檔案中包含有訊號或槽的聲明，那麼在編譯之前 moc 工具就會根據該檔案自動產生一個名為 mysignal.moc.h 的 C++ 源檔案並將其提交給編譯器；類似地，對應於 mysignal.cpp 檔案 moc 工具將自動產生一個名為 mysignal.moc.cpp 檔案提交給編譯器。

元對象代碼是 signal/slot 機制所必須的。用 moc 產生的 C++ 源檔案必須與類實現一起進行編譯和串連，或者用 #include 語句將其包含到類的源檔案中。moc 並不擴充 #include 或者 #define 宏定義 , 它只是簡單的跳過所遇到的任何預先處理指令。

 

 

程式範例

這裡給出了一個簡單的範例程式，程式中定義了三個訊號、三個槽函數，然後將訊號與槽進行了關聯，每個槽函數只是簡單的彈出一個對話方塊視窗。讀者可以用 kdevelop 產生一個簡單的 QT 應用程式，然後將下面的代碼添加到相應的程式中去。

訊號和槽函數的聲明一般位於標頭檔中，同時在類聲明的開始位置必須加上 Q_OBJECT 語句，這條語句是不可缺少的，它將告訴編譯器在編譯之前必須先應用 moc 工具進行擴充。關鍵字 signals 指出隨後開始訊號的聲明，這裡 signals 用的是複數形式而非單數，siganls 沒有 public、private、protected 等屬性，這點不同於 slots。另外，signals、slots 關鍵字是 QT 自己定義的，不是 C++ 中的關鍵字。

訊號的聲明類似於函數的聲明而非變數的聲明，左邊要有類型，右邊要有括弧，如果要向槽中傳遞參數的話，在括弧中指定每個形式參數的類型，當然，形式參數的個數可以多於一個。

關鍵字 slots 指出隨後開始槽的聲明，這裡 slots 用的也是複數形式。

槽的聲明與普通函數的聲明一樣，可以攜帶零或多個形式參數。既然訊號的聲明類似於普通 C++ 函數的聲明，那麼，訊號也可採用 C++ 中虛函數的形式進行聲明，即同名但參數不同。例如，第一次定義的 void mySignal() 沒有帶參數，而第二次定義的卻帶有參數，從這裡我們可以看到 QT 的訊號機制是非常靈活的。

訊號與槽之間的聯絡必須事先用 connect 函數進行指定。如果要斷開二者之間的聯絡，可以使用函數 disconnect。

//tsignal.h ... class TsignalApp:public QMainWindow { Q_OBJECT ... // 訊號聲明區 signals: // 聲明訊號 mySignal() void mySignal(); // 聲明訊號 mySignal(int) void mySignal(int x); // 聲明訊號 mySignalParam(int,int) void mySignalParam(int x,int y); // 槽聲明區 public slots: // 聲明槽函數 mySlot() void mySlot(); // 聲明槽函數 mySlot(int) void mySlot(int x); // 聲明槽函數 mySignalParam (int，int) void mySignalParam(int x,int y); } ... //tsignal.cpp ... TsignalApp::TsignalApp() { ... // 將訊號 mySignal() 與槽 mySlot() 相關聯 connect(this,SIGNAL(mySignal()),SLOT(mySlot())); // 將訊號 mySignal(int) 與槽 mySlot(int) 相關聯 connect(this,SIGNAL(mySignal(int)),SLOT(mySlot(int))); // 將訊號 mySignalParam(int,int) 與槽 mySlotParam(int,int) 相關聯 connect(this,SIGNAL(mySignalParam(int,int)),SLOT(mySlotParam(int,int))); } // 定義槽函數 mySlot() void TsignalApp::mySlot() { QMessageBox::about(this,"Tsignal", "This is a signal/slot sample without parameter."); } // 定義槽函數 mySlot(int) void TsignalApp::mySlot(int x) { QMessageBox::about(this,"Tsignal", "This is a signal/slot sample with one parameter."); } // 定義槽函數 mySlotParam(int,int) void TsignalApp::mySlotParam(int x,int y) { char s[256]; sprintf(s,"x:%d y:%d",x,y); QMessageBox::about(this,"Tsignal", s); } void TsignalApp::slotFileNew() { // 發射訊號 mySignal() emit mySignal(); // 發射訊號 mySignal(int) emit mySignal(5); // 發射訊號 mySignalParam(5，100) emit mySignalParam(5,100); } 應注意的問題 訊號與槽機制是比較靈活的，但有些局限性我們必須瞭解，這樣在實際的使用過程中做到有的放矢，避免產生一些錯誤。下面就介紹一下這方面的情況。 1 ．訊號與槽的效率是非常高的，但是同真正的回呼函數比較起來，由於增加了靈活性，因此在速度上還是有所損失，當然這種損失相對來說是比較小的，通過在一台 i586-133 的機器上測試是 10 微秒（運行 Linux），可見這種機制所提供的簡潔性、靈活性還是值得的。但如果我們要追求高效率的話，比如在即時系統中就要儘可能的少用這種機制。 2 ．訊號與槽機制與普通函數的調用一樣，如果使用不當的話，在程式執行時也有可能產生死迴圈。因此，在定義槽函數時一定要注意避免間接形成無限迴圈，即在槽中再次發射所接收到的同樣訊號。例如 , 在前面給出的例子中如果在 mySlot() 槽函數中加上語句 emit mySignal() 即可形成死迴圈。 3 ．如果一個訊號與多個槽相聯絡的話，那麼，當這個訊號被發射時，與之相關的槽被啟用的順序將是隨機的。 4. 宏定義不能用在 signal 和 slot 的參數中。 既然 moc 工具不擴充 #define，因此，在 signals 和 slots 中攜帶參數的宏就不能正確地工作，如果不帶參數是可以的。例如，下面的例子中將帶有參數的宏 SIGNEDNESS(a) 作為訊號的參數是不合文法的： #ifdef ultrix #define SIGNEDNESS(a) unsigned a #else #define SIGNEDNESS(a) a #endif class Whatever : public QObject { [...] signals: void someSignal( SIGNEDNESS(a) ); [...] }; 5. 建構函式不能用在 signals 或者 slots 聲明地區內。 的確，將一個建構函式放在 signals 或者 slots 區內有點不可理解，無論如何，不能將它們放在 private slots、protected slots 或者 public slots 區內。下面的用法是不合文法要求的： class SomeClass : public QObject { Q_OBJECT public slots: SomeClass( QObject *parent, const char *name ) : QObject( parent, name ) {} // 在槽聲明區內聲明建構函式不合文法 [...] }; 6. 函數指標不能作為訊號或槽的參數。 例如，下面的例子中將 void (*applyFunction)(QList*, void*) 作為參數是不合文法的： class someClass : public QObject { Q_OBJECT [...] public slots: void apply(void (*applyFunction)(QList*, void*), char*); // 不合文法 }; 你可以採用下面的方法繞過這個限制： typedef void (*ApplyFunctionType)(QList*, void*); class someClass : public QObject { Q_OBJECT [...] public slots: void apply( ApplyFunctionType, char *); }; 7. 訊號與槽不能有預設參數。 既然 signal->slot 綁定是發生在運行時刻，那麼，從概念上講使用預設參數是困難的。下面的用法是不合理的： class SomeClass : public QObject { Q_OBJECT public slots: void someSlot(int x=100); // 將 x 的預設值定義成 100，在槽函式宣告中使用是錯誤的 }; 8. 訊號與槽也不能攜帶模板類參數。 如果將訊號、槽聲明為模板類參數的話，即使 moc 工具不報告錯誤，也不可能得到預期的結果。 例如，下面的例子中當訊號發射時，槽函數不會被正確調用： [...] public slots: void MyWidget::setLocation (pair<int,int> location); [...] public signals: void MyObject::moved (pair<int,int> location); 但是，你可以使用 typedef 語句來繞過這個限制。如下所示： typedef pair<int,int> IntPair; [...] public slots: void MyWidget::setLocation (IntPair location); [...] public signals: void MyObject::moved (IntPair location); 這樣使用的話，你就可以得到正確的結果。 9. 嵌套的類不能位於訊號或槽地區內，也不能有訊號或者槽。 例如，下面的例子中，在 class B 中聲明槽 b() 是不合文法的，在訊號區內聲明槽 b() 也是不合文法的。 class A { Q_OBJECT public: class B { public slots: // 在嵌套類中聲明槽不合文法 void b(); [....] }; signals: class B { // 在訊號區內聲明嵌套類不合文法 void b(); [....] }: }; 10. 友元聲明不能位於訊號或者槽聲明區內。 相反，它們應該在普通 C++ 的 private、protected 或者 public 區內進行聲明。下面的例子是不合文法規範的： class someClass : public QObject { Q_OBJECT [...] signals: // 訊號定義區 friend class ClassTemplate; // 此處定義不合文法 };

QT 的訊號與槽