03-1_Qt 5.9 C++开发指南_番外1_QWidget项目默认代码解析(Qt对象模型：对象树与元对象系统；初始化列表用于调用父类有参构造和初始化)

2024-04-17 11:53:59

我们在创建Qt Widgets Application的时候，会默认生成一些代码，本篇主要是对其涉及到的内容进行解析。

文章目录

1. 创建Qt Widgets Application程序-WidgetTest
2. 首先从main.cpp开始分析：
3. Qt对象模型：对象树与元对象系统
- 3.1 对象树的概念
- 3.2 对象树的示例程序
- 3.3 元对象系统的概念
4. WidgetTest.h
5. WidgetTest.cpp

1. 创建Qt Widgets Application程序-WidgetTest

会创建WidgetTest.pro(配置文件，此处不做解析)、WidgetTest.h、main.cpp、WidgetTest.cpp(我这里习惯使用代码编写界面，没有自动生成界面文件，代码会与使用UI设计器进行界面存在差异，需要的话后期再做解析)

WidgetTest.h

#ifndef WIDGETTEST_H
#define WIDGETTEST_H

#include <QWidget>

class WidgetTest : public QWidget
{
    Q_OBJECT

public:
    WidgetTest(QWidget *parent = 0);
    ~WidgetTest();
};

#endif // WIDGETTEST_H

main.cpp

#include "WidgetTest.h"
#include <QApplication>

int main(int argc, char *argv[])
{
    QApplication a(argc, argv);
    WidgetTest w;
    w.show();

    return a.exec();
}

WidgetTest.cpp

#include "WidgetTest.h"

WidgetTest::WidgetTest(QWidget *parent)
    : QWidget(parent)
{
}

WidgetTest::~WidgetTest()
{

}

2. 首先从main.cpp开始分析：

#include "WidgetTest.h"
#include <QApplication>

int main(int argc, char *argv[])
{
    QApplication a(argc, argv);
    WidgetTest w;
    w.show();

    return a.exec();
}

main函数是程序的入口，这个就不做详细介绍，下面对QApplication a(argc,argv);'和return a.exec()；进行解析

（1）QApplication a(argc,argv);
定义一个 Qt 应用程序对象，它的构造函数接收和 main 函数一样的参数，是 Qt 图形界面程序的入口，就像 main 函数是普通 C++ 程序的入口一样。
（2）return a.exec()；
会进入 Qt 应用程序的事件循环函数等待用户操作和系统的消息然后进行处理。
常见的c/c++语言main函数中都是直接return 0 的，程序直接退出。但图形程序通常需要与用户交互，不会自动关闭，而是一直等待用户操作。如果用户点击窗口的关闭按钮，程序才会结束并返回一个值，默认是 0 。
qt中main函数开始就只是进行一个初始化工作，然后将控制权交给qt，接下来所有事件的处理就只剩下qt的事件循环处理了。
（3）WidgetTest w;

不管这个w实例是dialog或者Widgrt，都会在栈上创建，而不是new出来，这是为啥？

原因：main的窗口是顶层窗口，应用程序会形成以此为根基的对象树，顶层窗口关闭后，如果没有销毁，而是隐藏了，那么在退出的时候没有手动销毁的话，其延伸出来的任何部件都不会释放。所以，在顶层窗口上创建的部件，只需要制定其parent的参数为this，也就是widget为父窗口就不需要进行delete操作，Qt的对象树使用析构函数会替我们自己完成。

w.show();是显示方法，用来显示窗口

WidgetTest w;的详细解释涉及到了对象树与元对象系统，下面对其进行详细介绍

3. Qt对象模型：对象树与元对象系统

3.1 对象树的概念

Qt中使用对象树（object tree）来组织和管理所有的QObject类及其子类的对象。当创建一个QObject时，如果使用了其他的对象作为其父对象（parent），那么这个 QObject就会被添加到父对象的children()列表中，这样当父对象被销毁时，这个QObject也会被销毁。实践表明，这个机制非常适合于管理GUI对象。例如，一个 QShortcut(键盘快捷键）对象是相应窗口的一个子对象，所以当用户关闭了这个窗口时，这个快捷键也可以被销毁。

QWidget作为能够在屏幕上显示的所有部件的基类，扩展了对象间的父子关系。一个子对象一般也就是一个子部件，因为它们要显示在父部件的区域之中。例如，当关闭一个消息对话框（message box）后要销毁它时，消息对话框中的按钮和标签也会被销毁，这也正是我们所希望的，因为按钮和标签是消息对话框的子部件。当然，也可以自己来销毁一个子对象。关于这一部分内容，可以在帮助索引中査看Object Trees & Ownership关键字。

3.2 对象树的示例程序

新建Qt Gui应用，项目名称为myOwnership，基类选择QWidget,然后类名保持Widget不变。完成后向项目中添加新文件，模板选择C+ +类，类名为MyButton，基类为QPushButton，类型信息选择“继承自QWidget”。添加完文件后将mybuuon. h文件修改如下：

#ifndef MYBUTTON_H
#define MYBUTTON_H
 
#include <QPushButton>
#include <QDebug>
 
class MyButton : public QPushButton
{
    Q_OBJECT
public:
    explicit MyButton(QWidget *parent = nullptr);
    ~MyButton();
};
 
#endif // MYBUTTON_H

这里主要是添加了析构函数的声明。然后到mybutton. cpp文件中，修改如下：

#include "mybutton.h"
 
MyButton::MyButton(QWidget *parent) :
    QPushButton(parent)
{
}
 
MyButton::~MyButton()
{
    qDebug() << "delete button";
}

这里添加了析构函数的定义，这样当 MyButton 的对象被销毁时，就会输出相应的信息。

下面到widget.cpp文件中，修改如下：

#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"
#include "mybutton.h"
#include <QDebug>
#include <QHBoxLayout>
 
Widget::Widget(QWidget *parent) :
    QWidget(parent),
    ui(new Ui::Widget)
{
    ui->setupUi(this);
 
    //创建按钮部件，指定widget为父部件
    MyButton *button = new MyButton(this);
    button->setText(tr("button"));
}
 
Widget::~Widget()
{
    delete ui;
    qDebug() << "delete widget";
}

当Widget窗口被销毁时，将输出信息。下面运行程序，然后关闭窗口，在Qt Creator的应用程序输出栏中的输出信息为：

delete widget
delete button

可以看到，当关闭窗口后，因为该窗口是顶层窗口，所以应用程序要销毁该窗口部件（如果不是顶层窗口，那么关闭时只是隐藏，不会被销毁），而当窗口部件销毁时会自动销毁其子部件。这也就是为什么在Qt中经常只看到new操作而看不到delete操作的原因。

再来看一下main.cpp文件，其中Widget对象是建立在栈上的：

Widget w;
w.show();

这样对于对象w，在关闭程序时会自动销毁。而对于Widget中的部件，如果是在堆上创建（使用new操作符），那么只要指定Widget为其父窗口就可以了，也不需要进行delete操作。当对象w销毁时会自动销毁它的所有子部件，这些都是Qt的对象树所完成的。

所以，对于规范的Qt程序，我们要在main()函数中将主窗口部件创建在栈上，例如“Widget w;”，而不要在堆上进行创建（使用new操作符）。对于其他窗口部件，可以使用new操作符在堆上进行创建，不过一定要指定其父部件，这样就不用使用delete操作符来销毁该对象了。

3.3 元对象系统的概念

Qt中的元对象系统（Meta-Object System）提供了对象间通信的信号和槽机制、运行时类型信息和动态属性系统。元对象系统是基于以下3个条件的：

该类必须继承自QObject类；
必须在类的私有声明区声明Q_OBJECT宏（在类定义时，如果没有指定public或者private，则默认为private)；
元对象编译器Meta-Object Compiler（moc），为QObject的子类实现元对象特性提供必要的代码。

其中，moc工具读取一个C+ +源文件，如果它发现一个或者多个类的声明中包含有Q_OBJECT宏，便会另外创建一个C+ +源文件（就是在项目目录中的debug目录下看到的以moc开头的C+ +源文件），其中包含了为每一个类生成的元对象代码。这些产生的源文件或者被包含进类的源文件中，或者和类的实现同时进行编译和链接。

元对象系统主要是为了实现信号和槽机制才被引入的，不过除了信号和槽机制以外，元对象系统还提供了其他一些特性：

QObjeCt::metaObject()函数可以返回一个类的元对象，它是QMetaObject类的对象；
QMetaObject::className()可以在运行时以字符串形式返回类名，而不需要C+ +编辑器原生的运行时类型信息（RTTI）的支持
QObject:: “inherits()函数返回一个对象是否是QObject继承树上一个类的实例的信息；
QObject: :tr()和QObject: :trUtf8()迸行字符串翻译来实现国际化；
QObject::setProperty()和QObject::property()通过名字来动态设置或者获取对象属性；
QMetaObject: :newlnstance()构造该类的一个新实例。

除了这些特性，还可以使用qobject_cast()函数来对QObject类进行动态类型转换，这个函数的功能类似于标准C+ +中的dynamic_cast()函数，但它不再需要RTTI的支持。这个函数尝试将它的参数转换为尖括号中的类型的指针，如果是正确的类型，则返回一个非零的指针，如果类型不兼容则返回0。例如：

QObject *obj = new MyWidget；
QWidget *widget = qobject_cast<QWidget *>(obj)；

信号和槽机制是Qt的核心内容，而信号和槽机制必须依赖于元对象系统，所以它是Qt中很关键的内容。这里只是说明了它的一些应用，关于它的具体实现机制，这里不再讲述。关于元对象系统的具体描述，可以在Qt中查看The Meta Object System关键字。

此部分链接地址：https://www.cnblogs.com/linuxAndMcu/p/11026850.html和Qt对象模型：对象树与元对象系统_对象树的概念-****博客

4. WidgetTest.h

#ifndef WIDGETTEST_H
#define WIDGETTEST_H

#include <QWidget>

class WidgetTest : public QWidget
{
    Q_OBJECT

public:
    WidgetTest(QWidget *parent = 0);
    ~WidgetTest();
};

#endif // WIDGETTEST_H

以下代码用于避免重复定义，不细讲

#ifndef WIDGETTEST_H
#define WIDGETTEST_H
......
#endif // WIDGETTEST_H

以下代码定义了公共一个继承自QWidget的WidgetTest类

class WidgetTest : public QWidget
{
    Q_OBJECT

public:
    WidgetTest(QWidget *parent = 0);
    ~WidgetTest();
};

Q_OBJECT宏定义是为了实现元对象系统，具体见3.3；
WidgetTest(QWidget *parent = 0);是一个有参构造，其形参是其基类指针，基类指针初始定义为0，相当于一个默认参数。
~WidgetTest();析构函数就不细讲，

5. WidgetTest.cpp

#include "WidgetTest.h"

WidgetTest::WidgetTest(QWidget *parent)
    : QWidget(parent)
{
}

WidgetTest::~WidgetTest()
{

}

对于WidgetTest::WidgetTest(QWidget *parent) : QWidget(parent) {}的含义进行解释：

在讲解原因之前，先请大家看下面的一个例子：

#include <iostream>
using namespace std;
class Base
{
public:
    Base() :m_num(0){
        cout << "this is Base()" << endl;
    }
    Base(int val):m_num(val){
        cout << "this is Base(int val)" << endl;
    }
private:
    int m_num;
};

上方代码定义了一个基类Base，并且有两个构造函数，一个是默认构造函数，一个是有一个整型参数的构造函数。

class BaseChild: public Base
{
public:
    BaseChild(){
        cout << "this is BaseChild()" << endl;
    }
    BaseChild(int val): Base(val){
        cout << "this is BaseChild(val)" << endl;
    }
private:
    int m_num;
};

上方代码定义了一个BaseChild类，并继承Base类，同样的，它也定义了两个构造函数，一个默认，一个有整型参数。

int main(int argc, char *argv[])
{
    BaseChild child1;
    BaseChild child2(5);

    return 0;
}

main函数实例化了两个子类实例，child1，child2。child1调用默认构造函数。child2调用有整型参数的构造函数。

现在，我们运行程序，会有如下打印：

this is Base()
this is Basechild()
this is Base(int val)
this is Basechild(val)

看到了吗，我们发现：

创建child1时，是先调用了Base的默认构造函数，再调用自己的默认构造函数
创建child2时，是先调用了Base(int)这个构造函数，再调用自己的整型参数构造函数。

所以我们回头看BaseChild的构造函数

BaseChild(int val): Base(val){
        cout << "this is BaseChild(val)" << endl;
    }

细心的同学，可能早就发现了，初始化列表中的Base(val)正是调用了我们Base基类的有参构造函数，而这样的写法就刚好是我们开头代码中的那段Widget::Widget(QWidget *parent) :QWidget(parent)。

所以Widget是调用了QWidget下面的构造函数

QWidget(QWidget* parent = Q_NULLPTR, Qt::WindowFlags f = Qt::WindowFlags());

所以得出如下总结：

总结： 如果不指定构造函数，则派生类会调用基类的默认构造函数 · 派生类构造函数的初始化列表只能初始化派生类成员，不能直接初始化继承成员，如果想要调用基类的有参构造函数，则可以在派生类的初始化列表中显示指定

关于初始化列表部分，可以参考：C++57个入门知识点_31 初始化列表及派生类中的函数隐藏（初始化列表：用于调用父类有参构造并初始化、用于自身成员初始化、对于常量成员初始化；函数隐藏：不同作用域里两个数据名称相同，由内向外隐藏）_初始化列表调用父类构造-****博客

好的，那么我们又提出一个问题，“调用QWidget(parent)这个构造函数，QWidget父类都做了哪些动作呢？”

下面是QWidget源码中的一部分节选：

QWidget::QWidget( QWidget *parent, const char *name, WFlags f )
    : QObject( parent, name ), QPaintDevice( PDT_WIDGET ),
      pal( parent ? parent->palette()		// use parent's palette
           : *qApp->palette() )			// use application palette
{
    if ( parent ) {
	QChildEvent *e = new QChildEvent( Event_ChildInserted, this );
	QApplication::postEvent( parent, e );
    }
}

大家从上面可以看出，如果parent参数非空的话，那么该构造函数使用了其父窗口的调色板，并且发送了QChildEvent事件，这会让新的窗口成为parent所指窗口的子窗口，那么当父窗口被删除时，子窗口也会自动的被删除。

这其实是用到了Qt对象树的概念。

本部分转自：正确理解Widget::Widget(QWidget *parent) :QWidget(parent)这句话，也可参考简单总结的：正确理解Widget::Widget(QWidget *parent) :QWidget(parent)这句话-****博客

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