Qt核心特性之 —— 「信号(Signal)与槽(Slot)」机制

目录

1、Qt 与 Qt Creator简介：

2、关于引用头文件的一些事儿： 

3、信号(Signal)与槽(Slot)机制：

3.1、一个小例子： 

4、自定义信号与槽： 

4.1、运行效果：

5、信号与槽的特性： 

6、Qt 4 版本以前 connect 用法：

7、使用 Lambda 表达式建立连接：

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1、Qt 与 Qt Creator简介：

Qt：

        Qt (官方发音 [kju:t]，音同 cute)是一个跨平台的 C++ 开发库，主要用来开发图形用户界面 (Graphical User Interface，GUI) 程序，当然也可以开发不带界面的命令行 (Command User Interface，CUI) 程序。
        Qt 是纯 C++ 开发的，所以学好 C++ 非常有必要。当然 Qt 还存在 Python、Ruby、Perl 等脚本语言的绑定， 也就是说可以使用脚本语言开发基于 Qt 的程序。
        Qt 支持的操作系统有很多，例如通用操作系统 Windows、Linux、Unix，智能手机系统 Android、iOS、WinPhone，嵌入式系统 QNX、VxWorks 等等。

        （简介来自http://c.biancheng.net/view/1792.html，里面还提供了 Qt 下载安装教程）

Qt Creator：

        除此以外，就像使用 Visual Studio 集成开发环境来创建Windows平台下的 Winform / WPF 应用程序一样；我们也需要一个类似的软件来创建基于 Qt 的应用程序。这个软件就是 Qt Creator。

        Qt Creator是跨平台的集成开发环境（IDE），可在Windows、Linux和macOS桌面操作系统上运行，并允许开发人员在桌面、移动和嵌入式平台创建应用程序。

2、关于引用头文件的一些事儿： 

以引用 QDebug 类为例，这里我偷懒贴一段 ChatGPT 的回答： 

3、信号(Signal)与槽(Slot)机制：

• 信号(Signal)：用于反映某件事情发生了，比如 QPushButton 的 clicked、pressed、released、toggled 等信号。本质是个特殊的成员函数声明；
  • QPushButton 就是 Qt 中的按钮控件
• 槽(Slot)：信号处理槽函数，用于响应信号；

        信号与槽之间是一种松散耦合的关系，信号 发送端 和 接收端 本身是没有关联的；但我们可以通过 connect 方法绑定 信号 与对应的 槽函数 ： 

connect( 信号发送者sender，发出的信号signal，信号接收者receiver，信号处理slot（槽）)

        比如我们点击窗口右上角的 "×" 按钮，窗口就关闭了。在这里面："×" 按钮即信号发送者；"点击" 即那个具体的信号；"窗口" 即信号接收者；"关闭窗口" 函数即信号处理槽函数。

        下面是一个真实使用 connect 方法的 C++ 代码语句，仅供参考：

connect( myTestBtn, &QPushButton::clicked, this, &QWidget::close );

3.1、一个小例子： 

        下面，我将举一个生活中的例子帮助大家更好地理解 信号 与 槽。不过，其实通过上面的叙述，我相信大部分小伙伴对信号与槽的概念已经非常清晰明朗了；而且，我自己也认为下面这个例子有些小题大做了。所以，这一小节的内容大家酌情跳过！

        在短跑比赛中，我们都知道鸣枪是比赛开始的信号。下面是第一个问题：

                “谁是信号的发送者？裁判还是裁判手上的那把枪？别往下看先思考一下！” 

        以生活常识的角度来看，我认为发送者应该是裁判。因为显然枪是没法主导自己应该什么时候发射的，而且枪也不能自主发射信号弹，是裁判去扣动扳机发射的，信号的发出是由人来主导的。就像我经常在电视上听到那些体育竞赛的解说员说：“裁判发出了比赛结束的信号，本场比赛的胜者是谁谁谁”，可能以常识来说，大部分人会认为裁判是信号的发送者。

        然而计算机是“叛逆”且“纯粹”的。在计算机的世界里，谁能发出信号，谁就是信号的发送者，就这么简单。既然"枪响"是信号，那裁判本身能发出枪响吗？不能。只有枪才能发出枪响嘛，所以信号的发送者是枪而不是手握信号枪扣动扳机的裁判。就像我们点击窗口右上角的 "×" 按钮，窗口就关闭了，信号的发送者是 "×" 按钮而不是手握鼠标点击按钮的我们。

        这一点明了后，关于这个例子中，信号 是“鸣枪”或者说是“枪响”应该能理解就不多做解释了。接下来是第二个问题：

                “上面我们提到信号用于反映某件事情发生了，那这个例子中信号反映了什么事情发生了呢？是反映 "扣动扳机，发射信号弹" 这件事发生了还是反映 "短跑比赛开始了" 这件事发生了？还是先思考一下！”

        我认为，应该是反映 "扣动扳机，发射信号弹" 这件事发生了。因为 “鸣枪” 可能只是发生在在一个普通的早晨，发生在观众们还在家中休息、运动员还在场馆训练的时候，裁判只是从仓库里拿出这把信号枪来，朝天扣动扳机 “鸣枪” 以试试信号枪还好不好用，以免正式比赛出岔子。这个时候“鸣枪”显然不能说是在反映 "短跑比赛开始了" 这件事发生了。事实上，我们现在就可以把 "短跑比赛开始了" 理解为槽函数了，因为短跑比赛一开始，运动员就起跑；而运动员起跑，就是在响应 “鸣枪” 信号；而响应处理信号的，那就是槽函数嘛。所以，“鸣枪” 就是纯粹地反映 "开枪了" 这件事儿发生了，而 "短跑比赛开始"/"运动员起跑" 就可以称之为信号处理槽函数，它们之间没有任何关联。这就像 Qt 中 QPushButton 按钮的 clicked 信号就是反映 "点击按钮" 这件事儿发生了，和 "关闭窗口" 没有任何关系。这就是上面提到的 —— 信号与槽之间是一种松散耦合的关系，信号 发送端 和 接收端 本身是没有关联的。

        真正将 “鸣枪” 与 “短跑比赛开始” 建立起联系来的，就是正式比赛那天，观众们走出家门、来到场馆，运动员结束训练、站在起跑线，裁判到场就位、整装待发之时，所有人都心知肚明 —— “枪一响，比赛就开始！”，这个时候，它们就建立起联系了。而在 Qt 中，这一切可以简单地用 connect 方法实现。

        最后，我们梳理下思绪，总结下这个例子：

                若以「信号(Signal)与槽(Slot)」的机制来理解本例。那么在本例中，信号的发送者是 裁判手中的那把枪 ；发出的信号是 鸣枪/枪响 ；信号的接收者是 运动员 ；信号处理槽函数是 短跑比赛开始/运动员起跑 。

4、自定义信号与槽： 

        接下来例举一个简单的自定义信号与槽的 C++ 代码例，该例主要包含三大部分：自定义信号 myprintsignal() (在MySignal类中声明)、自定义槽 myprintslot() (在MySlot类中声明与定义)、发出信号的方法 startprint() (在Widget类中声明与定义) 以及 它们相应的重载。

        这里简单提一下发出信号的方法 startprint() ：我们知道对于自带的信号比如 QPushButton 的 clicked 点击信号，已经写好了当我们点击按钮时就会发送信号。而对于自定义的信号与槽，connect 仅仅只是把信号和槽连接起来了，但还没有说啥时候发信号。

        这个时候，我们一般就需要写一个发出信号的方法，调用该方法时，就可以发出信号啦~

信号： 

/* mysignal.h */
#ifndef MYSIGNAL_H
#define MYSIGNAL_H

#include 

class MySignal : public QObject
{
    Q_OBJECT
public:
    explicit MySignal(QObject *parent = nullptr);

signals:
    //自定义信号写在 signals 下
    //自定义信号无返回值，只需声明，无需在.cpp中定义
    //自定义信号可以有参数，可以重载
    //这里自定义一个我的打印信号
    void myprintsignal();

    //重载自定义信号
    void myprintsignal(QString text);
};

#endif // MYSIGNAL_H

/* mysignal.cpp */
#include "mysignal.h"

MySignal::MySignal(QObject *parent) : QObject(parent)
{

}

槽： 

/* myslot.h */
#ifndef MYSLOT_H
#define MYSLOT_H

#include 

class MySlot : public QObject
{
    Q_OBJECT
public:
    explicit MySlot(QObject *parent = nullptr);
    //高版本Qt允许自定义槽函数写在public或者全局下
    //自定义槽函数无返回值，同时需要声明和定义
    //自定义槽函数可以有参数，可以重载
    //这里自定义一个我的打印槽函数
    void myprintslot();

    //重载槽函数
    void myprintslot(QString text);
signals:

};

#endif // MYSLOT_H

/* myslot.cpp */
#include "myslot.h"
#include 

MySlot::MySlot(QObject *parent) : QObject(parent)
{

}

void MySlot::myprintslot()
{
    qDebug() << "这是我自定义的打印槽函数";
}

void MySlot::myprintslot(QString text)
{
    //将 QString 类型转换为 char * 类型，打印出来的文本就没有引号了
    qDebug() << text.toUtf8().data();    
}

窗口： 

/* widget.h */
#ifndef WIDGET_H
#define WIDGET_H

#include 
#include "mysignal.h"
#include "myslot.h"

QT_BEGIN_NAMESPACE
namespace Ui { class Widget; }
QT_END_NAMESPACE

class Widget : public QWidget
{
    Q_OBJECT

public:
    Widget(QWidget *parent = nullptr);
    ~Widget();

private:
    Ui::Widget *ui;

    //声明一个私有的MySignal对象
    MySignal* _mysignal;
    //声明一个私有的MySlot对象
    MySlot* _myslot;

    void startprint();

    //重载发出信号方法
    void startprint(QString text);
};
#endif // WIDGET_H

/* widget.cpp */
#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"

Widget::Widget(QWidget *parent)
    : QWidget(parent)
    , ui(new Ui::Widget)
{
    ui->setupUi(this);
    this->setFixedSize(300,300);

    //实例化一个MySignal对象
    _mysignal = new MySignal(this);

    //实例化一个MySlot对象
    _myslot = new MySlot(this);

    //定义函数指针(对于无参的可以在参数列表写个void，也可以空白)
    void (MySignal:: *signalpointer1)() = &MySignal::myprintsignal;
    void (MySlot:: *slotpointer1)(void) = &MySlot::myprintslot;
    void (MySignal:: *signalpointer2)(QString) = &MySignal::myprintsignal;
    void (MySlot:: *slotpointer2)(QString) = &MySlot::myprintslot;

    //建立连接
    connect(_mysignal, signalpointer1, _myslot, slotpointer1);
    connect(_mysignal, signalpointer2, _myslot, slotpointer2);

    //调用"开始打印"方法，即可发出信号，即可自动调用槽函数
    startprint();
    startprint("这是我重载的打印槽函数");
}

//开始打印方法
void Widget::startprint()
{
    //该方法用于发出信号
    emit _mysignal->myprintsignal();
}

void Widget::startprint(QString text)
{
    //发出带参数的信号
    emit _mysignal->myprintsignal(text);
}

Widget::~Widget()
{
    delete ui;
}

        通过窗口类 Widget::startprint() 方法可以看到，自定义信号是通过 emit 关键字发出的；而 emit 关键字的存在是为了让程序员在看到 emit 语句时知道这里在做的事情是发出该信号。

4.1、运行效果：

5、信号与槽的特性： 

1. 一个信号可以绑定连接到多个槽；
2. 多个信号可以绑定连接到一个槽；
3. 信号的参数个数可以多于槽函数的参数个数，反之不行；
4. 信号和槽函数都有的参数，类型必须按照参数表从头一一对应。以上面自定义的信号和槽为例：

   //假设信号声明成这样：
   void myprintsignal(int num, QString text);
   
   
   //那么，这样的槽是允许与该信号 connect 的：
   void myprintslot(int num, QString text);
   void myprintslot(int num);
   void myprintslot();
   
   //而这样的槽是不允许的：
   void myprintslot(QString text);
   void myprintslot(QString text, int num);
   void myprintslot(int num, bool flag);
   void myprintslot(int num, QString text, bool flag);

5. 一个信号可以连接另一个信号：还是以上面自定义的信号与槽为例，假设我们在窗口内新增了一个 QPushButton 命名为 "btn"，现在我们想用按钮的"点击"信号去触发另一个不带参数的 myprintsignal() 信号。我们同样用 connect 把这两个信号绑定连接起来就可以了：

   //信号连接信号
   QPushButton* btn = new QPushButton("打印", this);
   connect(btn, &QPushButton::clicked, _mysignal, signalpointer1);
   
   /*对于信号之间的连接，同样满足前面的4条特性：
   比如在官方文档提供的信息中，QPushButton 的 clicked 信号声明形式是：
   void clicked(bool checked = false);
   那么 clicked 信号就不能与
   void myprintsignal(QString text);
   信号相绑定连接*/

6. 运行效果如下图所示：
7. 信号是可以断开的，信号与槽的连接、信号与信号的连接都是可以断开的。调用 disconnect  方法断开信号即可：

   //断开信号
   disconnect(_mysignal, signalpointer1, _myslot, slotpointer1);
   disconnect(btn, &QPushButton::clicked, _mysignal, signalpointer1);

6、Qt 4 版本以前 connect 用法：

        本文使用的 Qt 版本是 5.14.2，在稍早一些的 Qt 版本比如 Qt 4 版本以前，connect 方法的使用方式会有些许不同。还是以上面自定义的信号和槽为例，现我们绑定链接无参的 myprintsignal() 信号和无参的 myprintslot() 槽，形式应当如下：

connect(_mysignal, SIGNAL(myprintsignal()), _myslot, SLOT(myprintslot()));

        这个形式在目前的 Qt 5 和 Qt 6 版本仍然是适用的。不过需要注意的是：若要使用这种形式，就必须把槽函数声明在 public slots: 下！若声明在 public 或全局下则会弹出找不到槽的提示：

        这个形式优点是参数直观；缺点是类型不安全。所以现在不推荐使用了。

7、使用 Lambda 表达式建立连接：

        Lambda 表达式（匿名函数）是 C++ 11 中的新特性。对于本文第 5 章提到的信号和槽函数的参数特性（第3条和第4条特性），我们可以使用 Lambda 表达式来解决参数限制的问题。比如现在我们来修改下第5条特性（信号连接信号）的那段代码：

connect(btn, &QPushButton::clicked, _mysignal, [=](){
    emit _mysignal->myprintsignal("这是使用 Lambda 表达式的连接");   //在匿名函数中发送带参信号
    btn->setText("test");                                          //在匿名函数中调用普通成员函数
    _myslot->myprintslot("测试下呢");                               //在匿名函数中调用槽
});

运行效果如下图：