QT系列<1>. Qt的元对象（Meta-Object）系统
目前接触QT编程，打算将自己学习过程中的一些重要内容做一下梳理，并以QT系列命名
Qt的一个最主要的成功是对C++扩展，即 把彼此独立的软件模块连接起来，而模块间彼此不需要知道相连模块的任何细节。这个机制就是Meta-Object系统，它提供了两个关键的用途：信号和槽和introspection（内省）。introspection功能允许程序员在程序运行时得到QObject它子类的“元信息（meta-information）”，这对实现信号和槽是很必要的，包括全部信号和槽的列表，和类的名字。这个机制还提供了属性（在Qt Designer中使用）和文本翻译（国际化）支持。它们构成了QSA（Qt Script for Application）的基础。
Qt的一个最主要的成功是对C++扩展，即 把彼此独立的软件模块连接起来，而模块间彼此不需要知道相连模块的任何细节。这个机制就是Meta-Object系统，它提供了两个关键的用途：信号和槽和introspection（内省）。introspection功能允许程序员在程序运行时得到QObject它子类的“元信息（meta-information）”，这对实现信号和槽是很必要的，包括全部信号和槽的列表，和类的名字。这个机制还提供了属性（在Qt Designer中使用）和文本翻译（国际化）支持。它们构成了QSA（Qt Script for Application）的基础。
标准C++不提供Qt meta-object系统所需的动态meta-information。为解决该问题，Qt提供了一个独立的工具moc，它通过C++函数来解析Q_OBJECT宏类定义而获得信息。moc是用纯c++实现的，因此元对象系统可以使用在任何C++编译器中。
这个机制工作过程如下：
Q_OBJECT宏声明了一些QObject子类中必须实现的内省函数：metaObject()，TR()，qt_metacall()等。
Qt的moc工具会实现Q_OBJECT宏声明的函数和所有的信号。
QObject成员函数例如connect()和disconnect()使用这些内省函数实现信号和槽的连接。
以上这些是通过qmake，moc和QObject自动处理的，程序员通常不用考虑它们。如果你感到对此好奇，可以查看QMetaObject类文档和moc生成的c++源文件。
QT Meta-Object System 的功能以及实现。
在使用 QT 开发的过程中，大量的使用了 signal 和 slot. 比如，响应一个 button 的 click 事件，我们一般都写如下的代码：
class MyWindow : public QWidget
{ Q_OBJECT
public:
MyWindow(QWidget* parent) : QWidget(parent)
{
QPushButton* btnStart = new QPushButton(“start”, this);
connect(btnStart, SIGNAL(clicked()), SLOT(slotStartClicked()));
}
private slots:
void slotStartClicked();
};
void MyWindow:: slotStartClicked()
{ // 省略
}
在这段代码中，我们把 btnStart 这个 button 的clicked() 信号和 MyWindow 的 slotStartClicked() 这个槽相连接，当 btnStart 这个 button 被用户按下(click)的时候，就会发出一个 clicked() 的信号，然后，MyWindow:: slotStartClicked() 这个 slot 函数就会被调用用来响应 button 的 click 事件。
这段代码是最为典型的 signal/slot 的应用实例，在实际的工作过程中，signal/slot 还有更为广泛的应用。准确的说，signal/slot 是QT提供的一种在对象间进行通讯的技术，那么，这个技术在QT 中是如何实现的呢？
这就是 QT 中的元对象系统(Meta Object System)的作用，为了更好的理解它，让我先来对它的功能做一个回顾，让我们一起来揭开它神秘的面纱。
Meta-Object System 的基本功能
Meta Object System 的设计基于以下几个基础设施：
class MyWindow : public QWidget
{ Q_OBJECT
public:
MyWindow(QWidget* parent) : QWidget(parent)
{
QPushButton* btnStart = new QPushButton(“start”, this);
connect(btnStart, SIGNAL(clicked()), SLOT(slotStartClicked()));
}
private slots:
void slotStartClicked();
};
void MyWindow:: slotStartClicked()
{ // 省略
}
在这段代码中，我们把 btnStart 这个 button 的clicked() 信号和 MyWindow 的 slotStartClicked() 这个槽相连接，当 btnStart 这个 button 被用户按下(click)的时候，就会发出一个 clicked() 的信号，然后，MyWindow:: slotStartClicked() 这个 slot 函数就会被调用用来响应 button 的 click 事件。
这段代码是最为典型的 signal/slot 的应用实例，在实际的工作过程中，signal/slot 还有更为广泛的应用。准确的说，signal/slot 是QT提供的一种在对象间进行通讯的技术，那么，这个技术在QT 中是如何实现的呢？
这就是 QT 中的元对象系统(Meta Object System)的作用，为了更好的理解它，让我先来对它的功能做一个回顾，让我们一起来揭开它神秘的面纱。
Meta-Object System 的基本功能
Meta Object System 的设计基于以下几个基础设施：
-
QObject 类
作为每一个需要利用元对象系统的类的基类 -
Q_OBJECT 宏，
定义在每一个类的私有数据段，用来启用元对象功能，比如，动态属性，信号和槽 -
元对象编译器moc (the Meta Object Complier)，
moc 分析C＋＋源文件，如果它发现在一个头文件(header file)中包含Q_OBJECT 宏定义，然后动态的生成另外一个C++源文件，这个新的源文件包含 Q_OBJECT 的实现代码，这个新的 C++ 源文件也会被编译、链接到这个类的二进制代码中去，因为它也是这个类的完整的一部分。通常，这个新的C++ 源文件会在以前的C++ 源文件名前面加上 moc_ 作为新文件的文件名。其具体过程如下图所示：
除了提供在对象间进行通讯的机制外， 元对象系统还包含以下几种功能：
-
QObject::metaObject() 方法
它获得与一个类相关联的 meta-object -
QMetaObject::className() 方法
在运行期间返回一个对象的类名，它不需要本地C++编译器的RTTI(run-time type information)支持 -
QObject::inherits() 方法
它用来判断生成一个对象类是不是从一个特定的类继承出来，当然，这必须是在QObject类的直接或者间接派生类当中 -
QObject::tr() and QObject::trUtf8()
这两个方法为软件的国际化翻译字符串 -
QObject::setProperty() and QObject::property()
这两个方法根据属性名动态的设置和获取属性值
除了以上这些功能外，它还使用qobject_cast()方法在QObject类之间提供动态转换，qobject_cast()方法的功能类似于标准C++的dynamic_cast()，但是qobject_cast()不需要RTTI的支持，
在一个QObject类或者它的派生类中，我们可以不定义Q_OBJECT宏。如果我们在一个类中没有定义Q_OBJECT宏，那么在这里所提到的相应的功能在这个类中也不能使用，从meta-object的观点来说，一个没有定义Q_OBJECT宏的类与它最接近的那个祖先类是相同的，那就是所，QMetaObject::className() 方法所返回的名字并不是这个类的名字，而是与它最接近的那个祖先类的名字。所以，我们强烈建议，任何从QObject继承出来的类都定义Q_OBJECT宏。