Qt整体框架浅析（一） -对象模型

最近在焦灼于QT的框架以及其内核，本文作为学习的总结，如果有误，望指正。

首先介绍一下Qt的整体框架，Qt作为一个GUI的解决方案，其被设计为基于面向对象，跨平台，并直接与底层接口的framework，下图为主要的层次结构：

下边将从对象模型，事件机制，通信机制，定时器，Frame，模板，线程以及Qstring这几个方面来作为切入点，尝试去架构描述这个庞大的体系。

1.对象模型

   C++标准中虽然有很多的对实时的对象模型的支持，但其静态的特性，导致其仍然缺乏灵活性，Qt提供了自己的对象模型。

主要包括对象树，对象属性，以及元对象系统等

   1）对象树（Object tree ），由于GUI的设计层次结构比较强，并需要兼顾效率，Qt设计了对象树，并支持了动态类类型转换，其中父对象与子对象相互指向，整体的结构关系相当于一个森林， 父对象与子对象为一对多的关系，并有多个平行的父对象。其中有两点需要注意，首先当父对象析构的时候将析构所有的子对象，如果子对象在栈中或者为全局变量，有可能导致重复析构，程序崩溃（* C++标准中，局部变量析构的顺序是构造过程的逆向 ）；其次如果事件在发送中将QObject(* QObject作为其最终的基类，源自官方Qt文档中~QObject() ）析构，也可能导致多线程调用过程中的崩溃。

   2）对象属性（Object properties ），对象属性是基于元对象系统（ Meta-Class system ，信号槽机制 signals and slots 也基于该模块, 在后边的章节将会具体谈），Qt中的Q_PROPORTY(...)宏标记了相关属性信息，将其注册到QMetaObject中，QMetaObject记录了所有注册过的属性信息，允许程序在编译时不知情的一些信息，在实时运行阶段能够动态添加进来。

相当于一个盒子，假设我是盒子的设计者，我并不知道将来盒子里要放什么东西，设计的要求是，我可以放新的东西进来也可以添加已有的东西，也可以将盒子更改我自定义的样式。

   3）元对象系统（ meta-class system ），元对象系统负责信号槽机制，实时类型判断，以及对象属性。这个系统依赖于MOC（ meta object complier ），MOC“阅读”代码，将所有标记信息读入，整理，来满足上面所述3个方面的应用。

在QObject所属子类中，所有拥有QMetaObject的类都支持反射模式（并不被C++标准支持），但Qt通过MOC间接支持了该设计模式，QMetaObject提供了类的属性以及方法描述信息，下图给出了一个例子

Qt整体框架浅析（二） -信号机制

这一章主要来讨论一下建立在meta-object system 上的信号机制（ signals and slots ）。

下边简要介绍一下信号机制是如何运作，以及采用信号机制的原因。

如下图所示，信号与槽是多对多的关系，通过connect将信号与槽链接在一起，这样的对应关系维护了指定的函数参数，信号emit后就不再关心是谁来处理，这个是一个单向的过程，不过槽函数可以继续emit信号，从而形成一个环，达到函数级通信的目的。因为信号机制无法返回结果，所以槽函数必须是统一的无返回类型。

   meta-object system维护了一个信号以及对应函数的关系列表，取代了回调函数，当发射信号signal1后，程序通过元对象系统定位到对应的函数，好比如说我有一个储物柜，分为很多的小格子，每个格子都有自己的编号，我现在将记录有格子编号的物品交给管理员，管理员自然就知道将物品放到哪个格子中了。在底层实现方面，meta-object complie( moc )编译期间，生成了专门的CPP文件，扩展meta class，记录函数所在偏移，并记录对应关系表。

整个信号槽机制依赖于MOC，并没有使用C++的模板的泛型编程，Qt在其官网上进行了大篇幅的解释，主要原因虽然效率要比模板稍差，但稳定性，扩展性都要比模板好。