QT从入门到入土(三)——信号和槽机制

摘要

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。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。(这里提一句,Qt 的信号槽使用了额外的处理来实现,并不是 GoF 经典的观察者模式的实现方式。)


一,信号和槽机制分析

介于书上的解释过于繁杂,我选择用一个阿拉丁神灯的故事来引入这个概念,首先把这个故事抽离出来:

QT从入门到入土(三)——信号和槽机制

但是我们可以发现:人摩擦灯和神灯出灯神本是不太相关的两件事情(比如:人摩擦的不一定是神灯,神灯出灯神不一定是因为摩擦),因此我们可以用connect函数把二者关联起来。

connect(发出信号的对象,发出的信号,接收信号的对象,接收到信号之后需要调用的函数(槽函数))

connect()函数最常用的一般形式:

connect(sender, signal(信号), receiver, slot(槽));

信号槽要求信号和槽的参数一致,所谓一致,是参数类型一致。如果不一致,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。(可以忽略部分传来的信号参数),但是不能说信号根本没有这个数据,你就要在槽函数中使用(就是槽函数的参数比信号的多,这是不允许的)

实例演示:(点击按钮关闭窗口)

按照上面的步骤,先把这些功能抽离出来:

QT从入门到入土(三)——信号和槽机制

    //创建第一个按钮
QPushButton *btn=new QPushButton;
//不能用btn->show();//show是以顶层方式弹出控件
//让btn在widget窗口显示
btn->setParent(this);//this指向当前对象的指针(即widget的地址)
//显示文本
btn->setText("关闭窗口"); //用信号和槽去实现点击按钮关闭窗口
connect(btn,&QPushButton::clicked,this,&QWidget::close);

二,自定义信号槽

使用 connect()可以让我们连接系统提供的信号和槽。但是,Qt 的信号槽机制 并不仅仅是使用系统提供的那部分,还会允许我们自己设计自己的信号和槽。

下面我们看看使用 Qt 的信号槽,实现阿拉丁的故事:

首先需要构建两个类:阿拉丁类(自定义信号)和神灯类(槽函数) ,这两个类应该都是继承自QObject类的。

然后构建场景:天黑后,阿拉丁会摩擦神灯(自定义信号触发信号),神灯(槽函数响应信号)出现灯神实现愿望。

QT从入门到入土(三)——信号和槽机制

1️⃣定义自定义信号

自定义信号:只需要声明在Aladdin.h下的signels里面,不需要实现。(返回值是void可以有参数,可以重载)

QT从入门到入土(三)——信号和槽机制

2️⃣定义槽函数

槽函数:需要先声明在magiclamp.h(头文件)下的public里面,再去magiclamp.app(源文件)下去实现函数。(返回值void,可以有参数,可以重载)

QT从入门到入土(三)——信号和槽机制  QT从入门到入土(三)——信号和槽机制

 3️⃣用connect连接信号和槽

在定义完信号和槽以后,先在widget.h(窗口类的头文件)中声明对象,还需要声明触发函数(天黑了)。

再在widget.app(源文件)中创建对象,并实现触发函数,然后用connect将信号和槽连接

最后调用触发函数,即可实现。

QT从入门到入土(三)——信号和槽机制

QT从入门到入土(三)——信号和槽机制

实现结果:

QT从入门到入土(三)——信号和槽机制

三,自定义信号和槽发生重载如何解决?

上面我们已经说过了,自定义的信号和槽可以带参数,可以重载,但是重载(或者带参数)后如何去用connect关联呢?

接着上面的阿拉丁神灯故事:(如果我们给自定义的信号和槽带上参数,即摩擦时候许愿要一个手机,神灯出现就会给阿拉丁一个手机)

代码实现:

自定义信号(只需要声明,不用去实现):

//Aladdin.h

signals:
void chafe(QString wishes);//声明自定义信号(带参数)
void chafe();//不带参数

槽函数 (即要声明也要实现):

//magicLamp.h

public:
explicit magicLamp(QObject *parent = nullptr);
void Godappears(QString wishes);//创建槽函数(带参数)
void Godappears();//创建不带参数的槽函数
//magicLamp.cpp

//实现槽函数(无参)
void magicLamp::Godappears()
{
qDebug() <<"Djinn appears, realize the wish! !";
}
//实现槽函数(有参)
void magicLamp::Godappears(QString wishes)
{
qDebug()<<"Djinn appears,here you are:"<<wishes;
}

由于槽函数进行了函数重载,因此在用connect进行关联的时候需要先用指针函数获取带参的函数地址。

//Widget.cpp (部分)

//用函数指针获取带参函数地址
void (Aladdin::*AladdinSign)(QString)=&Aladdin::chafe;
void (magicLamp::*magicLampSign)(QString)=&magicLamp::Godappears;

注意:在声明一个成员函数的函数地址的时候,需要把成员的函数的作用域放在指针的前面。

Widget.cpp的完整代码:

#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"
#include<QPushButton>//按钮控件的头文件 Widget::Widget(QWidget *parent)
: QWidget(parent)
, ui(new Ui::Widget)
{
ui->setupUi(this);
//创建阿拉丁类的对象(直接指定父类为widget)
this->ald=new Aladdin(this);
//创建神灯类的对象
this->mlp=new magicLamp(this);
//用函数指针获取带参函数地址
void (Aladdin::*AladdinSign)(QString)=&Aladdin::chafe;
void (magicLamp::*magicLampSign)(QString)=&magicLamp::Godappears;
//连接信号和槽magicLampSign
connect(ald,AladdinSign,mlp,magicLampSign);
//调用触发函数
dark();
} Widget::~Widget()
{
delete ui;
} void Widget::dark()
{
//触发摩擦函数
emit ald->chafe("iphone 12");
}

实现效果:

QT从入门到入土(三)——信号和槽机制

如果要把QString转为char*(即消除"  ") :先转成QByteArray(.toUtf8())再转char*(.data())。

即修改槽函数:

void magicLamp::Godappears(QString wishes)
{
qDebug()<<"Djinn appears,here you are:"<<wishes.toUtf8().data();
}

QT从入门到入土(三)——信号和槽机制

四,信号连接信号

上面的代码都是自动触发,即运行程序就自动许愿。那我可不可以再用按钮去控制触发信号(以信号连接信号)。

前面一篇已经说明了如何创建按钮,这里不过多解释。QT从入门到入土(二)——对象模型(对象树)和窗口坐标体系 - 唯有自己强大 - 博客园 (cnblogs.com)

QT从入门到入土(三)——信号和槽机制

代码实现:

#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"
#include<QPushButton>//按钮控件的头文件 Widget::Widget(QWidget *parent)
: QWidget(parent)
, ui(new Ui::Widget)
{
ui->setupUi(this);
//创建阿拉丁类的对象(直接指定父类为widget)
this->ald=new Aladdin(this);
//创建神灯类的对象
this->mlp=new magicLamp(this);
//用函数指针获取无参函数地址
void (Aladdin::*AladdinSign)(void)=&Aladdin::chafe;
void (magicLamp::*magicLampSign)(void)=&magicLamp::Godappears; //创建触发信号的按钮
QPushButton *btn=new QPushButton("许愿",this);
//重置窗口大小(resize是widget下的方法)
this->resize(400,400);
//按钮信号连接无参信号
connect(btn,&QPushButton::clicked,ald,AladdinSign);
//连接信号和槽magicLampSign
connect(ald,AladdinSign,mlp,magicLampSign); }

QT从入门到入土(三)——信号和槽机制

注:如果需要断开信号调用disconnect即可。

disconnect(ald,AladdinSign,mlp,magicLampSign);

总结:

  1. 信号可以连接信号
  2. 一个信号可以连接多个槽(点击按钮,触发信号并关闭窗口)
  3. 多个信号可以连接同一个槽(比如多个按钮都可以关闭窗口)
  4. 自定义槽函数可以写成:
    1. 类的任意成员函数
    2. 静态函数
    3. 全局函数
    4. lambda表达式

归根究底:连接的原则就是信号和槽的参数必须一一对应!!

五,lambad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。 首先看一下 Lambda表达式的基本构成:

[函数对象参数](操作符重载函数参数)mutable或exception->返回值
{
函数体
}

1️⃣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:(常用的就是= & this a)

  • 。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。

如何用lambda表达式去修改按钮的名称:

//函数对象参数: =
[=](){
btn->setText("aaaa");
}(); //函数对象参数:a
[btn](){
btn->setText("aaaa");
//由于函数对象参数为btn,因此只能对btn操作,引入btn1会报错
//btn1->setText("bbbb");
}();

注意:不加( )只是对lambad表达式的声明,加上( )才是对它的调用。(由于btn在创建的时候lambad作用范围内是不可见的,因此需要用=让lambad表达式认识btn这个局部变量)

2️⃣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

3️⃣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)

4️⃣错误抛出标示符

exception 声明,这部分也可以省略。exception 声明用于指定函数抛出的异常,如抛出整数类型的异常,可以使用 throw(int)

5️⃣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。

:int一个ret去接收lanbda表达式返回的结果(注意:要用->标识返回值的类型)

    int ret=[]()->int{return 1000;}();
qDebug()<<"ret=:"<<ret;  

6️⃣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

槽函数也可以使用 Lambda 表达式的方式进行处理:

   //创建两个按钮
QPushButton *myBtn=new QPushButton(this);
QPushButton *myBtn1=new QPushButton(this);
//移动第二个按钮
myBtn1->move(100,100);
int m =10;
//用槽函数(lambda表达式)改变m的copy值
connect(myBtn,&QPushButton::clicked,this,[m]()mutable{m=100+10;qDebug()<<m;});
connect(myBtn1,&QPushButton::clicked,this,[=]() {qDebug()<<m;});
qDebug()<<m; }

对于第一个connect函数来说:

connect(myBtn,&QPushButton::clicked,this,[m]()mutable{m=100+10;qDebug()<<m;});

当函数对象参数为m时候,若要修改该值传递进来的拷贝,需要加上mutable 关键字。(注意只能修改拷贝,而不是值本身)

一般来说lambda表达式中很少去加关键字的,除非你有什么特殊需求。

总的来说:

  • 用lambda写槽函数可以在lambda表达式的函数体内写多个函数。(如上面m=100+10;和qDebug()<<m;)
  • lambda常用表达式:
[=](){}
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