QT教程三 信号与槽

1. 信号和槽概述

信号槽是 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(发布-订阅模式)。当某个事件发生之后，比如，按钮检测到自己被点击了一下，它就会发出一个信号（signal）。这种发出是没有目的的，类似广播。如果有对象对这个信号感兴趣，它就会使用连接（connect）函数，意思是，将想要处理的信号和自己的一个函数（称为槽（slot））绑定来处理这个信号。也就是说，当信号发出时，被连接的槽函数会自动被回调。这就类似观察者模式：当发生了感兴趣的事件，某一个操作就会被自动触发。

1.1 信号的本质

信号是由于用户对窗口或控件进行了某些操作，导致窗口或控件产生了某个特定事件，这时候Qt对应的窗口类会发出某个信号，以此对用户的挑选做出反应。

因此根据上述的描述我们得到一个结论：信号的本质就是事件，比如：

• 按钮单击、双击

• 窗口刷新

• 鼠标移动、鼠标按下、鼠标释放

• 键盘输入

那么在Qt中信号是通过什么形式呈现给使用者的呢？

• 我们对哪个窗口进行操作, 哪个窗口就可以捕捉到这些被触发的事件。
• 对于使用者来说触发了一个事件我们就可以得到Qt框架给我们发出的某个特定信号。
• 信号的呈现形式就是函数， 也就是说某个事件产生了， Qt框架就会调用某个对应的信号函数， 通知使用者。

在QT中信号的发出者是某个实例化的类对象，对象内部可以进行相关事件的检测。

1.2 槽的本质

槽（Slot）就是对信号响应的函数。槽就是一个函数，与一般的C++函数是一样的，可以定义在类的任何部分（public、private或 protected），可以具有任何参数，可以被重载，也可以被直接调用(但是不能有默认参数)。槽函数与一般的函数不同的是：槽函数可以与一个信号关联，当信号被发射时，关联的槽函数被自动执行。

举个简单的例子：

女朋友说：“我肚子饿了！”，于是我带她去吃饭。

上边例子中相当于女朋友发出了一个信号， 我收到了信号并其将其处理掉了。

• 女朋友 -> 发送信号的对象, 信号内容: 我饿了
• 我 -> 接收信号的对象并且处理掉了这个信号, 处理动作: 带她去吃饭

在Qt中槽函数的所有者也是某个类的实例对象。

写信：发件人 信的内容 收件人 收到信做事情

1.3 信号和槽的关系

在Qt中信号和槽函数都是独立的个体，本身没有任何联系，但是由于某种特性需求我们可以将二者连接到一起，好比牛郎和织女想要相会必须要有喜鹊为他们搭桥一样。

信号与槽关联是用 QObject::connect() 函数实现的，其基本格式是：

[static] QMetaObject::Connection  QObject::connect(
    const QObject *sender, 								
    const char *signal, 								
    const QObject *receiver, 							
    const char *method, 								
    Qt::ConnectionType type = Qt::AutoConnection);	

• 参数:
  • sender: 发出信号的对象
  • signal: sender对象的信号，信号是一个函数
  • receiver: 信号接收者
  • method: receiver对象的槽函数, 当检测到sender发出了signal信号, receiver对象调用method方法

connect函数相对于做了信号处理动作的注册,调用conenct连接信号与槽时，sender对象的信号并没有产生, 因此receiver对象的method也不会被调用,method槽函数本质是一个回调函数, 调用的时机是信号产生之后。 调用槽函数是Qt框架来执行的,connect中的sender和recever两个指针必须被实例化了, 否则conenct不会成功。

2. 标准信号槽使用

2.1 标准信号/槽

在Qt提供的很多类中都可以对用户触发的某些特定事件进行检测, 当事件被触发后就会产生对应的信号, 这些信号都是Qt类内部自带的, 因此称之为标准信号。

同样的，在Qt的很多类内部为我了提供了很多功能函数，并且这些函数也可以作为触发的信号的处理动作，有这类特性的函数在Qt中称之为标准槽函数。

系统自带的信号和槽通常如何查找呢，这个就需要利用帮助文档了，在帮助文档中比如我们上面的按钮的点击信号，在帮助文档中输入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，这时候我们应该看当前类从父类继承下来了哪些信号，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

2.2 使用

功能实现： 点击窗口上的按钮, 关闭窗口

• 按钮: 信号发出者 -> QPushButton
• 窗口: 信号的接收者和处理者 -> QWidget

// 单击按钮发出的信号
[signal] void QAbstractButton::clicked(bool checked = false)
// 关闭窗口的槽函数
[slot] bool QWidget::close();

// 单击按钮关闭窗口
connect(ui->closewindow, &QPushButton::clicked, this, &MainWindow::close);

3. 自定义信号槽使用

Qt框架提供的信号槽在某些特定场景下是无法满足我们的项目需求的，因此我们还设计自己需要的的信号和槽，同样还是使用connect()对自定义的信号槽进行连接。

如果想要使用自定义的信号和槽, 首先要编写新的类并且让其继承Qt的某些标准类,我们自己编写的类想要在Qt中使用使用信号槽机制, 那么必须要满足的如下条件:

• 这个类必须从QObject类或者是其子类进行派生
• 在定义类的第一行头文件中加入 Q_OBJECT 宏

// 在头文件派生类的时候，首先像下面那样引入Q_OBJECT宏：
class MyMainWindow : public QWidget
{
    Q_OBJECT
public:
    ......
}

3.1 自定义信号

• 信号是类的成员函数

• 返回值是 void 类型

• 参数可以随意指定, 信号也支持重载

• 信号需要使用 signals 关键字进行声明, 使用方法类似于public等关键字

• 信号函数只需要声明, 不需要定义(没有函数体实现)

• 在程序中发送自定义信号: 发送信号的本质就是调用信号函数

  emit mysignals();	//发送信号
  

  emit是一个空宏，没有特殊含义，仅用来表示这个语句是发射一个信号，不写当然可以，但是不推荐。

// 举例: 信号重载
// Qt中的类想要使用信号槽机制必须要从QObject类派生(直接或间接派生都可以)
class MyButton : public QPushButton
{
    Q_OBJECT
signals:
    void testsignal();
    void testsignal(int a);
};
//qRegisterMetaType

信号参数的作用是数据传递, 谁调用信号函数谁就指定实参，实参最终会被传递给槽函数

3.2 自定义槽

槽函数就是信号的处理动作，自定义槽函数和自定义的普通函数写法是一样的。

特点：

• 返回值是 void 类型

• 槽函数也支持重载

  • 槽函数参数个数, 需要看连接的信号的参数个数
  • 槽函数的参数是用来接收信号发送的数据的, 信号的参数就是需要发送的数据
  • 举例:
    • 信号函数: void testsig(int a, double b);
    • 槽函数: void testslot(int a, double b);
  • 总结:
    • 槽函数的参数应该和对应的信号的参数个数, 类型一一对应
    • 信号的参数可以大于等于槽函数的参数个数，未被槽函数接受的数据会被忽略
      • 信号函数: void testsig(int a, double b);
      • 槽函数: void testslot(int a);

槽函数的类型:

• 成员函数
  • 普通成员函数
  • 静态成员函数
• 全局函数
• lambda表达式(匿名函数)

4. 槽函数可以使用关键字进行声明: slots (Qt5中slots可以省略不写)
   • public slots:
   • private slots:
   • protected slots:

场景举例

// 女朋友饿了, 我请她吃饭
// class GirlFriend
// class OneSelf
class GirlFriend:public QObject
{
    Q_OBJECT
public:
    GirlFriend(QObject*parent = nullptr):QObject(parent)
    {}
signals:
    void hungry();
public slots:
};

class OneSelf:public QObject
{
    Q_OBJECT
public:
    OneSelf(QObject*parent = nullptr):QObject(parent)
    {}
    void goEat()
    {
        qDebug()<<"goEat";
    }
    static void goEatFood()
    {
        qDebug()<<"goEatFood";
    }
signals:
public slots:
    void onHungry()
    {
        qDebug()<<"宝贝饿了呀，多喝热水哟~";
    }
};

class Widget : public QWidget
{
    Q_OBJECT

public:
    Widget(QWidget *parent = nullptr);
    ~Widget();
public slots:
    void onBtnClicked();
private:
    GirlFriend *girl;
    OneSelf* self;
};

• widget.cpp

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

Widget::Widget(QWidget *parent)
    : QWidget(parent)
{
    girl = new GirlFriend(this);
    self = new OneSelf(this);
    //连接槽函数
    connect(girl,&GirlFriend::hungry,self,&OneSelf::onHungry);
	//连接普通成员函数
    connect(girl,&GirlFriend::hungry,self,&OneSelf::goEat);
	//连接静态成员函数
    connect(girl,&GirlFriend::hungry,self,&OneSelf::goEatFood);
        

    QPushButton*btn = new QPushButton("按下就饿了",this);
    //通过widget间接发送girl的hungry信号    
    connect(btn,&QPushButton::clicked,this,&Widget::onBtnClicked);
     //连接信号，直接发送girl的hungry信号   
    //connect(btn,&QPushButton::clicked,girl,&GirlFriend::hungry);    

}

Widget::~Widget()
{
}

void Widget::onBtnClicked()
{
    emit girl->hungry();
}

4. 信号槽拓展

4.1 信号槽使用拓展

• 一个信号可以连接多个槽函数, 发送一个信号有多个处理动作

  • 需要写多个connect连接
  • 信号的接收者可以是一个对象, 也可以是多个对象

• 一个槽函数可以连接多个信号, 多个不同的信号, 处理动作是相同的

  • 写多个connect就可以

• 信号可以连接信号

  • 信号接收者可以不出来接收的信号, 继续发出新的信号 -> 传递了数据, 并没有进行处理

    QPushButton*btn = new QPushButton("one",this);
    QPushButton*btn2 = new QPushButton("two",this);
    btn2->move(100,0);
    //点击btn按钮，会让btn2按钮发出clicked信号
    connect(btn,&QPushButton::clicked,btn2,&QPushButton::clicked);
    
    connect(btn2,&QPushButton::clicked,this,&Widget::onClicked);
    void Widget::onClicked()
    {
        qDebug()<<"okok";
    }
    

• 信号槽是可以断开的

  disconnect(const QObject *sender, &QObject::signal, 
          const QObject *receiver, &QObject::method);
  

4.2 信号槽的连接方式

• Qt5的连接方式

  // 语法:
  QMetaObject::Connection QObject::connect(
      	const QObject *sender, PointerToMemberFunction signal, 
          const QObject *receiver, PointerToMemberFunction method, 
  		Qt::ConnectionType type = Qt::AutoConnection);
  
  // 信号和槽函数也就是第2,4个参数传递的是地址, 编译器在编译过程中会对数据的正确性进行检测
  connect(const QObject *sender, &QObject::signal, 
          const QObject *receiver, &QObject::method);
  

• Qt4的连接方式

  这种旧的信号槽连接方式在Qt5中是支持的, 但是不推荐使用, 因为这种方式在进行信号槽连接的时候, 信号槽函数通过宏SIGNAL和SLOT转换为字符串类型。

  因为信号槽函数的转换是通过宏来进行转换的，因此传递到宏函数内部的数据不会被进行检测， 如果使用者传错了数据，编译器也不会报错，但实际上信号槽的连接已经不对了，只有在程序运行起来之后才能发现问题，而且问题不容易被定位。

  // Qt4的信号槽连接方式
  [static] QMetaObject::Connection QObject::connect(
      const QObject *sender, const char *signal, 
      const QObject *receiver, const char *method, 
      Qt::ConnectionType type = Qt::AutoConnection);
  
  connect(const QObject *sender,SIGNAL(信号函数名(参数1, 参数2, ...)),
          const QObject *receiver,SLOT(槽函数名(参数1, 参数2, ...)));
  

• 应用举例

  class Me : public QObject
  {
      Q_OBJECT
  // Qt4中的槽函数必须这样声明, qt5中的关键字 slots 可以被省略
  public slots:
     	void eat();
      void eat(QString somthing);
  signals:
  	void hungury();
      void hungury(QString somthing);
  };
  

基于上面写的信号与槽，我们来处理如下逻辑: 我饿了, 我要吃东西

• 分析: 信号的发出者是我自己, 信号的接收者也是我自己

  Me m;
  // Qt4处理方式  注意不要把信号与槽的名字写错了，因为是转为字符串写错了不会报错，但是连接会失败
  connect(&m, SIGNAL(eat()), &m, SLOT(hungury()));
  connect(&m, SIGNAL(eat(QString)), &m, SLOT(hungury(QString)));
  
  // Qt5处理方式
  connect(&m, &Me::eat, &m, &Me::hungury);	// error:no matching member function for call to 'connect'
  

• 为什么Qt4的方式没有错误，Qt5的方式却有问题了呢？

  • Qt4的方式在传信号和槽的时候用了宏进行强转，而且都带了参数，不会有二义性问题产生
  • Qt5中，信号和槽都有重载，此事connect函数根本就不知道你要使用的是重载中的哪一个，所以只能报错咯！

• 如何解决Qt5中的信号和槽重载中的二义性问题呢？

  • 一，通过函数指针解决

    //信号
    void (Me::*funchungury)() = &Me::hungury;
    void (Me::*funchungury_QString)(QString) = &Me::hungury;
    //槽
    void (Me::*funceat)() = &Me::eat;
    void (Me::*funceat_QString)(QString) = &Me::eat;
    //有参连接
    connect(me,funchungury_QString,me,funceat_QString);
    //无参连接
    connect(me,funchungury,me,funceat);
    

  • 二，通过Qt提供的重载类(QOverload)解决

    //有参连接
    connect(this,QOverload<QString>::of(&MyButton::hungury),this,QOverload<QString>::of(&MyButton::eat));
    //无参连接
    connect(this,QOverload<>::of(&MyButton::hungury),this,QOverload<>::of(&MyButton::eat));
    

• 总结
  • Qt4的信号槽连接方式因为使用了宏函数, 宏函数对用户传递的信号槽不会做错误检测, 容易出bug
  • Qt5的信号槽连接方式, 传递的是信号槽函数的地址, 编译器会做错误检测, 减少了bug的产生
  • 当信号槽函数被重载之后, Qt4的信号槽连接方式不受影响
  • 当信号槽函数被重载之后, Qt5中需要给被重载的信号或者槽定义函数指针

4.3 Lambda表达式

QPushButton*btn = new QPushButton("touch me",this);
QPushButton*btn2 = new QPushButton("天王盖地虎",this);
btn2->move(100,0);

//禁止用&引用捕获临时变量，因为函数结束变量会销毁，在lambda中使用会产生错误
//应该使用按值捕获 = 
connect(btn,&QPushButton::clicked,this,[=]()
{
    static  int flag = false;	//可以这样用
    if(!flag)
    {
        btn2->setText("小鸡顿蘑菇");
    }else
    {
        btn2->setText("天王盖地虎");
    }
    flag = !flag;
});

Lambda表达式是C++11最重要也是最常用的特性之一，是现代编程语言的一个特点，简洁，提高了代码的效率并且可以使程序更加灵活，Qt是完全支持c++语法的， 因此在Qt中也可以使用Lambda表达式。

Lambda表达式就是一个匿名函数， 语法格式如下：

[capture](params) opt -> ret {body;};
	- capture: 捕获列表
    - params: 参数列表
    - opt: 函数选项
    - ret: 返回值类型
    - body: 函数体
        
// 示例代码->匿名函数的调用:
int ret = [](int a) -> int
{
	return a+1;
}(100);

关于Lambda表达式的细节介绍:

1. 捕获列表: 捕获一定范围内的变量
   • []– 不捕捉任何变量
   • [&]– 捕获外部作用域中所有变量, 并作为引用在函数体内使用 (按引用捕获)
   • [=]– 捕获外部作用域中所有变量, 并作为副本在函数体内使用 (按值捕获)
     • 拷贝的副本在匿名函数体内部是只读的
   • [=, &foo] – 按值捕获外部作用域中所有变量, 并按照引用捕获外部变量 foo
   • [bar] – 按值捕获 bar 变量, 同时不捕获其他变量
   • [&bar] – 按值捕获 bar 变量, 同时不捕获其他变量
   • [this] – 捕获当前类中的this指针
     • 让lambda表达式拥有和当前类成员函数同样的访问权限
     • 如果已经使用了 & 或者 =, 默认添加此选项
2. 参数列表: 和普通函数的参数列表一样
3. opt 选项 –> 可以省略
   • mutable: 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）
   • exception: 指定函数抛出的异常，如抛出整数类型的异常，可以使用throw();
4. 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. 函数体:
   • 函数的实现，这部分不能省略，但函数体可以为空。