05_Qt信号和槽机制详解

Qt 的信号和槽机制是一种事件驱动的编程模型，用于在应用程序内部的不同对象之间进行通信。以下是 Qt 信号和槽机制的详解：

1. 定义信号

信号是一种特殊类型的函数，它的声明和普通函数类似，但使用 signals 关键字。定义信号的语法如下：

signals: void mySignal(int value);

上面的代码定义了一个名为 mySignal 的信号，它接收一个 int 类型的参数。

1. 定义槽

槽是一种接受信号的函数，它与普通函数的区别在于它可以被连接到信号并在信号触发时自动调用。定义槽的语法如下：

public slots: void mySlot(int value);

上面的代码定义了一个名为 mySlot 的槽，它接收一个 int 类型的参数。

1 连接信号和槽

要将信号连接到槽，可以使用 QObject::connect() 函数。该函数有几种重载形式，最常用的格式如下：

connect(sender, &Sender::mySignal, receiver, &Receiver::mySlot);

其中，sender 是信号发送者对象，&Sender::mySignal 是 sender 对象的 mySignal 信号，receiver 是信号接收者对象，&Receiver::mySlot 是 receiver 对象的 mySlot 槽。

2 发射信号

当信号发送者在特定的条件下发生变化时，可以使用 emit 关键字触发信号。例如：

emit mySignal(30);

上面的代码发射了一个名为 mySignal 的信号，传递 int 值 30。

总的来说，Qt 的信号和槽机制是一种非常方便、灵活且高效的事件处理机制，在设计复杂 GUI 应用时非常有用。

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。

4 信号和槽

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。

图 1 信号和槽
信号和槽机制底层是通过函数间的相互调用实现的。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，信号和槽机制实现“点击按钮会关闭窗口”的功能，其实就是 clicked() 函数调用 close() 函数的效果。

信号函数和槽函数通常位于某个类中，和普通的成员函数相比，它们的特别之处在于：

• 信号函数用  signals 关键字修饰，槽函数用 public slots、protected slots 或者 private slots 修饰。signals 和 slots 是 Qt 在 C++ 的基础上扩展的关键字，专门用来指明信号函数和槽函数；
• 信号函数只需要声明，不需要定义（实现），而槽函数需要定义（实现）。

Qt Creator 提供了很强大的 Qt GUI 开发手册，很容易就能查到某个控件类中包含哪些信号函数和槽函数。举个例子，查看 QPushButton 类中信号函数和槽函数的过程是：
1) 在程序中引入<QPushButton>头文件，双击选中“QPushButton”并按 "Fn+F1" 快捷键，就会弹出 QPushButton 类的使用手册，如下图所示。

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：

QAbstractButton 类中既有 Signals 信号函数，也有 Public Slots 槽函数，这里不再一一列举，感兴趣的读者可以自行查看。

注意，并非所有的控件之间都能通过信号和槽关联起来，信号和槽机制只适用于满足以下条件的控件：

• 控件类必须直接或者间接继承自 QObject 类。Qt 提供的控件类都满足这一条件，这里提供一张 Qt常用类的继承关系的高清图片，感兴趣的读者可以简单了解一下。
• 控件类中必须包含 private 属性的 Q_OBJECT 宏。

将某个信号函数和某个槽函数关联起来，需要借助 QObject 类提供的 connect() 函数。

connect()函数实现信号和槽

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。

关联某个信号函数和槽函数，需要搞清楚以下 4 个问题：

• 信号发送者是谁？
• 哪个是信号函数？
• 信号的接收者是谁？
• 哪个是接收信号的槽函数？

仍以实现“按下按钮后窗口关闭”为例，先创建一个窗口和一个按钮，如下所示：

1. QWidget widget;
2. //定义一个按钮，它位于 widget 窗口中
3. QPushButton But("按钮控件",&widget);

信号发送者是 But 按钮对象，要发送的信号是“按钮被点击”，可以用 QPushButton 类提供的 clicked() 信号函数表示；信号的接收者是 widget 主窗口对象，“窗口关闭”作为信号对应的槽，可以用 QWidget 类提供的 close() 函数表示。

在 Qt5 版本之前，connect() 函数最常用的语法格式是：

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：

• 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：

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：

• 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。

此外，connect() 函数的 method 参数还可以指定一个信号函数，也就是说，信号之间也可以相互关联，这样当信号发出时，会随之发出另一个信号。