QT从入门到入土（三）——信号和槽机制

2024-01-03 18:59:22

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：

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：

    //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。

1??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）

2??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）

3??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。

实现结果：

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：

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();
}

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)

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);


}

注：如果需要断开信号调用disconnect即可。

disconnect(ald,AladdinSign,mlp,magicLampSign);

总结：

信号可以连接信号
一个信号可以连接多个槽（点击按钮，触发信号并关闭窗口）
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）
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
}

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：（常用的就是= & this a）

空。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）

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）

4??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）

5??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。

如：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;

6??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：

[=](){}