信号和槽机制

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信号槽机制是 Qt 框架引以为豪的机制之一。

所谓信号槽实际就是观察者模式，将要处理的信号和自己的一个函数/槽slot绑定来处理信号，当某个事件发生之后检测对象就会发出信号（无目的的广播），如果有其他对象对这个信号感兴趣就会使用connect函数进行连接。

即当信号发出时，被连接的槽函数会自动被回调。类似观察者模式：当发生了感兴趣的事件，某个操作就会被自动触发。

一、系统自带信号与槽

信号槽的优点：松散耦合，信号发送方和接收方本身是没有关联的，通过connect连接将两端耦合在一起

QPushButton * quitBtn = new QPushButton("quit",this);//创建关闭按钮
connect(quitBtn, &QPushButton::clicked, this, &QWidget::close);//信号槽使用方式

函数connect(sender, signal, receiver, slot);参数解释：

• sender：发出信号的对象
• signal：发送对象发出的信号
• receiver：接收信号的对象
• slot：接收对象在接收到信号之后所需要调用的函数（槽函数）

利用帮助文档了查找系统自带的信号和槽，在帮助文档中如按钮的点击信号输入QPushButton，首先我们可以在Contents中寻找关键字 signals信号的意思，但是我们发现并没有找到，这时候我们应该想到也许这个信号的被父类继承下来的，因此我们去他的父类QAbstractButton中就可以找到该关键字，点击signals索引到系统自带的信号有如下几个。

这里的clicked就是我们要找到，槽函数的寻找方式和信号一样，只不过他的关键字是slot。

二、自定义信号与槽

使用connect可使用系统提供的信号和槽，

但Qt的信号槽机制并不仅仅是使用系统提供那部分，其还允许开发者设计自己的信号和槽，

1.基本使用

student.cpp

#ifndef STUDENT_H
#define STUDENT_H#include <QObject>class Student : public QObject {Q_OBJECT
public:explicit Student(QObject *parent = nullptr);
signals:public slots://槽函数slot 返回值是void 需要声明需要实现 可以有参数（发生重载）void treat();
};#endif // STUDENT_H

#include "student.h"
#include <QDebug>Student::Student(QObject *parent) : QObject(parent) { }void Student::treat() {qDebug() << "debug: receive signal. student treats teacher.";
}

teacher.cpp

#ifndef TEACHER_H
#define TEACHER_H#include <QObject>class Teacher : public QObject {Q_OBJECT
public:explicit Teacher(QObject *parent = nullptr);
signals://信号signal 返回值是void 只需要声明不需要实现 可以有参数（发生重载）void hungry();
public slots:};#endif // TEACHER_H

#include "teacher.h"Teacher::Teacher(QObject *parent) : QObject(parent) { }

widget.cpp

#ifndef WIDGET_H
#define WIDGET_H#include <QWidget>
#include "teacher.h"
#include "student.h"QT_BEGIN_NAMESPACE
namespace Ui { class Widget; }
QT_END_NAMESPACEclass Widget : public QWidget {Q_OBJECT
public:Widget(QWidget *parent = nullptr);~Widget();void classIsOver();
private:Ui::Widget *ui;Teacher *tch;Student *stu;
};#endif // WIDGET_H

#include <QPushButton>
#include <QDebug>
#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"Widget::Widget(QWidget *parent) : QWidget(parent), ui(new Ui::Widget) {ui->setupUi(this);//1.第一次绑定 使用系统自带信号与槽函数QPushButton *mybtn = new QPushButton("myBtn", this);mybtn->resize(100, 30);connect(mybtn, &QPushButton::clicked, this, &Widget::classIsOver);//按钮触发classIsOver函数//2.第二次绑定 使用自定义信号与槽函数tch = new Teacher(this);//初始化老师对象stu = new Student(this);//初始化学生对象connect(tch, &Teacher::hungry, stu, &Student::treat);//老师饿了时学生主动请客的connect连接
}Widget::~Widget() {delete ui;
}void Widget::classIsOver() {qDebug() << "debug: btn is pushed and Widget::classIsOver was called. emitting signal...";emit tch->hungry();//函数被调用 则触发发送老师饿了的信号
}

main.cpp

#include <QApplication>
#include "widget.h"int main(int argc, char *argv[]) {QApplication a(argc, argv);Widget w;w.show();return a.exec();
}

2.信号与槽重载

student.cpp

#ifndef STUDENT_H
#define STUDENT_H#include <QObject>class Student : public QObject {Q_OBJECT
public:explicit Student(QObject *parent = nullptr);
signals:public slots://槽函数slot 返回值是void 需要声明需要实现 可以有参数（发生重载）void treat();void treat(QString food);
};#endif // STUDENT_H

#include "student.h"
#include <QDebug>Student::Student(QObject *parent) : QObject(parent) { }void Student::treat() {qDebug() << "debug: receive signal. student treats teacher.";
}void Student::treat(QString food) {qDebug() << "debug: receive signal. student treats teacher with " << food.toUtf8().data();
}

teacher.cpp

#ifndef TEACHER_H
#define TEACHER_H#include <QObject>class Teacher : public QObject {Q_OBJECT
public:explicit Teacher(QObject *parent = nullptr);
signals://信号signal 返回值是void 只需要声明不需要实现 可以有参数（发生重载）void hungry();void hungry(QString food);
public slots:};#endif // TEACHER_H

#include "teacher.h"Teacher::Teacher(QObject *parent) : QObject(parent) { }

widget.cpp

#ifndef WIDGET_H
#define WIDGET_H#include <QWidget>
#include "teacher.h"
#include "student.h"QT_BEGIN_NAMESPACE
namespace Ui { class Widget; }
QT_END_NAMESPACEclass Widget : public QWidget {Q_OBJECT
public:Widget(QWidget *parent = nullptr);~Widget();void classIsOver1();void classIsOver2();
private:Ui::Widget *ui;Teacher *tch;Student *stu;
};#endif // WIDGET_H

#include <QPushButton>
#include <QDebug>
#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"Widget::Widget(QWidget *parent) : QWidget(parent), ui(new Ui::Widget) {ui->setupUi(this);//1.第一次绑定 使用系统自带信号与槽函数QPushButton *mybtn1 = new QPushButton("myBtn1", this);mybtn1->resize(100, 30);connect(mybtn1, &QPushButton::clicked, this, &Widget::classIsOver1);//按钮触发classIsOver函数QPushButton *mybtn2 = new QPushButton("myBtn2", this);mybtn2->move(100, 0);mybtn2->resize(100, 30);connect(mybtn2, &QPushButton::clicked, this, &Widget::classIsOver2);//按钮触发classIsOver函数tch = new Teacher(this);//初始化老师对象stu = new Student(this);//初始化学生对象//2.第二次绑定 使用自定义信号与槽函数void(Teacher::*tchsignal_)() = &Teacher::hungry;void(Student::*stusignal_)() = &Student::treat;connect(tch, tchsignal_, stu, stusignal_);//老师饿了时学生主动请客的connect连接//3.第三次绑定 使用自定义信号与槽函数//定义函数指针 用于识别重载的函数地址void(Teacher::*tchsignal)(QString) = &Teacher::hungry;void(Student::*stusignal)(QString) = &Student::treat;connect(tch, tchsignal, stu, stusignal);
}Widget::~Widget() {delete ui;
}void Widget::classIsOver1() {qDebug() << "debug: btn1 is pushed and Widget::classIsOver1 was called. emitting signal...";emit tch->hungry();//函数被调用 则触发发送老师饿了的信号
}void Widget::classIsOver2() {qDebug() << "debug: btn2 is pushed and Widget::classIsOver2 was called. emitting signal...";emit tch->hungry("apple pie");
}

main.cpp

#include <QApplication>
#include "widget.h"int main(int argc, char *argv[]) {QApplication a(argc, argv);Widget w;w.show();return a.exec();
}

3.信号连接信号

之前的使用中都是利用槽函数实现的，点击btn按钮触发函数调用，函数调用后emit发出信号再触发slot槽函数，从而实现连续的效果。

也可以使用另一种方式信号触发信号完成，利用点击btn按钮的信号去触发另一个信号，

主要对widget.cpp中的内容进行修改，修改后如下：

#include <QPushButton>
#include <QDebug>
#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"Widget::Widget(QWidget *parent) : QWidget(parent), ui(new Ui::Widget) {ui->setupUi(this);//1.第一次绑定 使用系统自带信号与槽函数QPushButton *mybtn1 = new QPushButton("myBtn1", this);mybtn1->resize(100, 30);//connect(mybtn1, &QPushButton::clicked, this, &Widget::classIsOver1);//按钮触发classIsOver函数QPushButton *mybtn2 = new QPushButton("myBtn2", this);mybtn2->move(100, 0);mybtn2->resize(100, 30);//connect(mybtn2, &QPushButton::clicked, this, &Widget::classIsOver2);//按钮触发classIsOver函数tch = new Teacher(this);//初始化老师对象stu = new Student(this);//初始化学生对象//2.第二次绑定 使用自定义信号与槽函数void(Teacher::*tchsignal_)() = &Teacher::hungry;void(Student::*stusignal_)() = &Student::treat;connect(tch, tchsignal_, stu, stusignal_);//老师饿了时学生主动请客的connect连接connect(mybtn1, &QPushButton::clicked, tch, tchsignal_);//信号连接信号//3.第三次绑定 使用自定义信号与槽函数//定义函数指针 用于识别重载的函数地址void(Teacher::*tchsignal)(QString) = &Teacher::hungry;void(Student::*stusignal)(QString) = &Student::treat;connect(tch, tchsignal, stu, stusignal);//connect(mybtn2, &QPushButton::clicked, tch, tchsignal);//信号连接信号connect(mybtn2, &QPushButton::clicked, this, [=](){emit tch->hungry("apple pie");});
}Widget::~Widget() {delete ui;
}void Widget::classIsOver1() {qDebug() << "debug: btn1 is pushed and Widget::classIsOver1 was called. emitting signal...";emit tch->hungry();//函数被调用 则触发发送老师饿了的信号
}void Widget::classIsOver2() {qDebug() << "debug: btn2 is pushed and Widget::classIsOver2 was called. emitting signal...";emit tch->hungry("apple pie");
}

btn触发信号连接信号，跳过了classIsOver函数的中间调用过程，直接实现了最终结果的输出。

4.Lambda表达式

C++11中的Lambda表达式用于定义并创建匿名的函数对象以简化编程工作，Lambda表达式的基本构成：

[capture](parameters)mutable->returnType {statement
}

1. 函数对象参数；[]，标识一个Lambda的开始，这部分必须存在不能省略。函数对象参数是传递给编译器自动生成的函数对象类的构造函数的。函数对象参数只能使用那些到定义Lambda为止时Lambda所在作用范围内可见的局部变量（包括Lambda所在类的this）。函数对象参数有以下形式：

   • void，没有使用任何函数对象参数。
   • =，函数体内可以使用Lambda所在作用范围内所有可见的局部变量（包括Lambda所在类的this），并且是值传递方式（相当于编译器自动为我们按值传递了所有局部变量）
   • &，函数体内可以使用Lambda所在作用范围内所有可见的局部变量（包括Lambda所在类的this），并且是引用传递方式（相当于编译器自动为我们按引用传递了所有局部变量）
   • this，函数体内可以使用Lambda所在类中的成员变量
   • a，将a按值进行传递。按值进行传递时，函数体内不能修改传递进来的a的拷贝，因为默认情况下函数是const的。要修改传递进来的a的拷贝，可以添加mutable修饰符
   • &a，将a按引用进行传递。
   • a, &b，将a按值进行传递，b按引用进行传递。
   • =，&a, &b，除a和b按引用进行传递外，其他参数都按值进行传递。
   • &, a, b，除a和b按值进行传递外，其他参数都按引用进行传递。

2. 操作符重载函数参数；标识重载的 () 操作符的参数，没有参数时这部分可以省略。参数可以通过按值（如：(a,b)）和按引用（如：(&a,&b)）两种方式进行传递

3. 可修改标示符；mutable 声明，这部分可以省略。按值传递函数对象参数时，加上mutable修饰符后，可以修改按值传递进来的拷贝（注意是能修改拷贝，而不是值本身）

   QPushButton * myBtn = new QPushButton (this);
   QPushButton * myBtn2 = new QPushButton (this);
   myBtn2->move(100,100);
   int m = 10;connect(myBtn,&QPushButton::clicked,this,[m] ()mutable { m = 100 + 10; qDebug() << m; });
   connect(myBtn2,&QPushButton::clicked,this,[=] ()  { qDebug() << m; });
   qDebug() << m;
   

4. 函数返回值；-> 返回值类型，标识函数返回值的类型，当返回值为void，或者函数体中只有一处return的地方（此时编译器可以自动推断出返回值类型）时，这部分可以省略。

5. 是函数体；{}，标识函数的实现这部分不能省略，但函数体可以为空。

利用Lambda表达式简化信号与槽的使用机制：利用lambda表达式实现点击按钮，关闭窗口：

QPushButton *btn = new QPushButton;
btn->setText("quit");
connect(btn, &QPushButton::clicked, this, [=](){this->close();
});

5.信号与槽总结

自定义信号槽需要注意的事项：

1. 发送者和接收者都需要是QObject的子类（槽函数是全局函数、Lambda 表达式等无需接收者的时候除外）；
2. 自定义信号signal返回值是 void，只需要声明不需要实现，可以有参数（发生重载）
3. 槽函数是普通的成员函数，需要声明也需要实现，会受到 public、private、protected 的影响（早期必须写到public slots作用域下）
4. 任何成员函数、static 函数、全局函数和 Lambda 表达式都可以作为槽函数

信号与槽的连接：connect函数

1. 一个信号可以和多个槽函数相连：如果是这种情况，这些槽会一个接一个的被调用，但是它们的调用顺序是不确定的
2. 多个信号可以连接到一个槽：只要任意一个信号发出，这个槽就会被调用
3. 一个信号可以连接到另外的一个信号：当第一个信号发出时第二个信号被发出，除此之外这种信号-信号的形式和信号-槽的形式没有什么区别。
4. 信号槽要求信号和槽的参数类型对应（参数的个数信号可以多于槽函数，反之报错）
5. 若信号和槽的参数不一致，允许的情况是，槽函数的参数可以比信号的少，即便如此，槽函数存在的那些参数的顺序也必须和信号的前面几个一致起来。这是因为可以在槽函数中选择忽略信号传来的数据（也就是槽函数的参数比信号的少）。
6. 槽可以被取消链接：这种情况并不经常出现，因为当一个对象delete之后，Qt自动取消所有连接到这个对象上面的槽
7. 使用Lambda 表达式：在使用 Qt 5 的时候，能够支持 Qt 5 的编译器都是支持 Lambda 表达式的，在连接信号和槽的时候，槽函数可以使用Lambda表达式的方式进行处理。

QT4版本的信号槽写法：Qt5在语法上完全兼容Qt4。

connect(tch, SIGNAL(hungry(QString)), stu, SLOT(treat(QString)));

这里使用了SIGNAL和SLOT这两个宏，将两个函数名转换成了字符串。注意到connect函数的signal和slot都是接受字符串，一旦出现连接不成功的情况，Qt4是没有编译错误的（因为一切都是字符串编译期是不检查字符串是否匹配），而是在运行时给出错误。这无疑会增加程序的不稳定性。