（4）信號槽 · Qt 學習之路 2

#（4）信號槽信號槽是 Qt 框架引以為豪的機制之一。熟練使用和理解信號槽，能夠設計出解耦的非常漂亮的程序，有利于增強我們的技術設計能力。所謂信號槽，實際就是觀察者模式。當某個事件發生之后，比如，按鈕檢測到自己被點擊了一下，它就會發出一個信號（signal）。這種發出是沒有目的的，類似廣播。如果有對象對這個信號感興趣，它就會使用連接（connect）函數，意思是，用自己的一個函數（成為槽（slot））來處理這個信號。也就是說，當信號發出時，被連接的槽函數會自動被回調。這就類似觀察者模式：當發生了感興趣的事件，某一個操作就會被自動觸發。*（這里提一句，Qt 的信號槽使用了額外的處理來實現，并不是 GoF 經典的觀察者模式的實現方式。）* 為了體驗一下信號槽的使用，我們以一段簡單的代碼說明： ~~~ // !!! Qt 5 #include <QApplication> #include <QPushButton> int main(int argc, char *argv[]) { QApplication app(argc, argv); QPushButton button("Quit"); QObject::connect(&button, &QPushButton::clicked, &QApplication::quit); button.show(); return app.exec(); } ~~~ 這里再次強調，我們的代碼是以 Qt 5 為主線，這意味著，有的代碼放在 Qt 4 上是不能編譯的。因此，豆子會在每一段代碼的第一行添加注釋，用以表明該段代碼是使用 Qt 5 還是 Qt 4 進行編譯。讀者在測試代碼的時候，需要自行選擇相應的 Qt 版本。我們按照前面文章中介紹的在 Qt Creator 中創建工程的方法創建好工程，然后將`main()`函數修改為上面的代碼。點擊運行，我們會看到一個按鈕，上面有“Quit”字樣。點擊按鈕，程序退出。按鈕在 Qt 中被稱為`QPushButton`。對它的創建和顯示，同前文類似，這里不做過多的講解。我們這里要仔細分析`QObject::connect()`這個函數。在 Qt 5 中，`QObject::connect()`有五個重載： ~~~ QMetaObject::Connection connect(const QObject *, const char *, const QObject *, const char *, Qt::ConnectionType); QMetaObject::Connection connect(const QObject *, const QMetaMethod &, const QObject *, const QMetaMethod &, Qt::ConnectionType); QMetaObject::Connection connect(const QObject *, const char *, const char *, Qt::ConnectionType) const; QMetaObject::Connection connect(const QObject *, PointerToMemberFunction, const QObject *, PointerToMemberFunction, Qt::ConnectionType) QMetaObject::Connection connect(const QObject *, PointerToMemberFunction, Functor); ~~~ 這五個重載的返回值都是`QMetaObject::Connection`，現在我們不去關心這個返回值。下面我們先來看看`connect()`函數最常用的一般形式： ~~~ // !!! Qt 5 connect(sender, signal, receiver, slot); ~~~ 這是我們最常用的形式。`connect()`一般會使用前面四個參數，第一個是發出信號的對象，第二個是發送對象發出的信號，第三個是接收信號的對象，第四個是接收對象在接收到信號之后所需要調用的函數。也就是說，當 sender 發出了 signal 信號之后，會自動調用 receiver 的 slot 函數。這是最常用的形式，我們可以套用這個形式去分析上面給出的五個重載。第一個，sender 類型是`const QObject *`，signal 的類型是`const char *`，receiver 類型是`const QObject *`，slot 類型是`const char *`。這個函數將 signal 和 slot 作為字符串處理。第二個，sender 和 receiver 同樣是`const QObject *`，但是 signal 和 slot 都是`const QMetaMethod &`。我們可以將每個函數看做是`QMetaMethod`的子類。因此，這種寫法可以使用`QMetaMethod`進行類型比對。第三個，sender 同樣是`const QObject *`，signal 和 slot 同樣是`const char *`，但是卻缺少了 receiver。這個函數其實是將 this 指針作為 receiver。第四個，sender 和 receiver 也都存在，都是`const QObject *`，但是 signal 和 slot 類型則是`PointerToMemberFunction`。看這個名字就應該知道，這是指向成員函數的指針。第五個，前面兩個參數沒有什么不同，最后一個參數是`Functor`類型。這個類型可以接受 static 函數、全局函數以及 Lambda 表達式。由此我們可以看出，`connect()`函數，sender 和 receiver 沒有什么區別，都是`QObject`指針；主要是 signal 和 slot 形式的區別。具體到我們的示例，我們的`connect()`函數顯然是使用的第五個重載，最后一個參數是`QApplication`的 static 函數`quit()`。也就是說，當我們的 button 發出了`clicked()`信號時，會調用`QApplication`的`quit()`函數，使程序退出。信號槽要求信號和槽的參數一致，所謂一致，是參數類型一致。如果不一致，允許的情況是，槽函數的參數可以比信號的少，即便如此，槽函數存在的那些參數的順序也必須和信號的前面幾個一致起來。這是因為，你可以在槽函數中選擇忽略信號傳來的數據（也就是槽函數的參數比信號的少），但是不能說信號根本沒有這個數據，你就要在槽函數中使用（就是槽函數的參數比信號的多，這是不允許的）。如果信號槽不符合，或者根本找不到這個信號或者槽函數的話，比如我們改成： ~~~ QObject::connect(&button, &QPushButton::clicked, &QApplication::quit2); ~~~ 由于 QApplication 沒有 quit2 這樣的函數的，因此在編譯時，會有編譯錯誤： ~~~ 'quit2' is not a member of QApplication ~~~ 這樣，使用成員函數指針，我們就不會擔心在編寫信號槽的時候會出現函數錯誤。借助 Qt 5 的信號槽語法，我們可以將一個對象的信號連接到 Lambda 表達式，例如： ~~~ // !!! Qt 5 #include <QApplication> #include <QPushButton> #include <QDebug> int main(int argc, char *argv[]) { QApplication app(argc, argv); QPushButton button("Quit"); QObject::connect(&button, &QPushButton::clicked, [](bool) { qDebug() << "You clicked me!"; }); button.show(); return app.exec(); } ~~~ 注意這里的 Lambda 表達式接收一個 bool 參數，這是因為`QPushButton`的`clicked()`信號實際上是有一個參數的。Lambda 表達式中的`qDebug()`類似于`cout`，將后面的字符串打印到標準輸出。如果要編譯上面的代碼，你需要在 pro 文件中添加這么一句： ~~~ QMAKE_CXXFLAGS += -std=c++0x ~~~ 然后正常編譯即可。 Qt 4 的信號槽同 Qt 5 類似。在 Qt 4 的 QObject 中，有三個不同的`connect()`重載： ~~~ bool connect(const QObject *, const char *, const QObject *, const char *, Qt::ConnectionType); bool connect(const QObject *, const QMetaMethod &, const QObject *, const QMetaMethod &, Qt::ConnectionType); bool connect(const QObject *, const char *, const char *, Qt::ConnectionType) const ~~~ 除了返回值，Qt 4 的`connect()`函數與 Qt 5 最大的區別在于，Qt 4 的 signal 和 slot 只有`const char *`這么一種形式。如果我們將上面的代碼修改為 Qt 4 的，則應該是這樣的： ~~~ // !!! Qt 4 #include <QApplication> #include <QPushButton> int main(int argc, char *argv[]) { QApplication app(argc, argv); QPushButton button("Quit"); QObject::connect(&button, SIGNAL(clicked()), &app, SLOT(quit())); button.show(); return app.exec(); } ~~~ 我們使用了`SIGNAL`和`SLOT`這兩個宏，將兩個函數名轉換成了字符串。注意，即使`quit()`是`QApplication`的 static 函數，也必須傳入一個對象指針。這也是 Qt 4 的信號槽語法的局限之處。另外，注意到`connect()`函數的 signal 和 slot 都是接受字符串，因此，不能將全局函數或者 Lambda 表達式傳入`connect()`。一旦出現連接不成功的情況，Qt 4 是沒有編譯錯誤的（因為一切都是字符串，編譯期是不檢查字符串是否匹配），而是在運行時給出錯誤。這無疑會增加程序的不穩定性。信號槽機制是 Qt 的最大特性之一。這次我們只是初略了解了信號槽，知道了如何使用`connect()`函數進行信號槽的連接。在后面的內容中，我們將進一步介紹信號槽，了解如何設計自己的信號槽等等。