Qt多线程编程中的对象线程与函数执行线程

近来用Qt编写一段多线程的TcpSocket通信程序，被其中Qt中报的几个warning搞晕了，一会儿是说“Cannot create children for a parent that is in a different thread”，有时候又是“QSocketNotifier: socket notifiers cannot be enabled from another thread”，还经常又Assert failure：Cannot send events toobjects owned by a different thread，从而导致程序崩溃。

    为彻底搞清原因并解决问题，在查阅大量资料和Qt文档之后，理清了其中的机制，也对多线程编程中的QObject对象创建以及connect执行有更清楚的认识：

    1. 一个对象的线程就是创建该对象时的线程，而不论该对象的定义是保存在那个线程中；

    2. QObject的connect函数有几种连接方式，

      a) DirectConnection，信号发送后槽函数立即执行，由sender的所在线程执行；

      b) QueuedConnection，信号发送后返回，相关槽函数由receiver所在的线程在返回到事件循环后执行；

      c) 默认使用的是Qt::AutoConnection，当sender和receiver在同一个线程内时，采用DirectConnection的方式，当sender和receiver在不同的线程时，采用QueuedConnection的方式。

    为了更清楚的理解这些问题，在此特编了个小例子说明一下。首先定义一个从QObject继承的类SomeObject，包含一个信号someSignal和一个成员函数callEmitSignal，此函数用于发送前面的someSignal信号。定义如下：

[cpp] view plain copy

1. <span style="font-family: SimSun; font-size: 16px; ">// define Object class</span>  

[cpp] view plain copy

1. <span style="font-family:SimSun;font-size:16px;">class SomeObject : public QObject  

2. {  

3.     Q_OBJECT  

4. public:  

5.     SomeObject(QObject* parent=0) : QObject(parent) {}  

6.     void callEmitSignal()  // 用于发送信号的函数  

7.     {  

8.         emit someSignal();  

9.     }  

10. signals:  

11.     void someSignal();  

12. };  

13. </span>  

然后再定义一个从QThread继承的线程类SubThread，它包含一个SomeObject的对象指针obj，另外有一个slot函数someSolt，定义如下：

[cpp] view plain copy

1. <span style="font-family:SimSun;font-size:16px;">class SubThread : public QThread  

2. {  

3.     Q_OBJECT  

4. public:  

5.     SubThread(QObject* parent=0) : QThread(parent){}  

6.     virtual ~SubThread()  

7.     {  

8.         if (obj!=NULL) delete obj;  

9.     }  

10. public slots:  

11.     // slot function connected to obj's someSignal  

12.     void someSlot();  

13. public:  

14.     SomeObject * obj;  

15. };  

16. // slot function connected to obj's someSignal  

17. void SubThread::someSlot()  

18. {  

19.     QString msg;  

20.     msg.append(this->metaObject()->className());  

21.     msg.append("::obj's thread is ");  

22.     if (obj->thread() == qApp->thread())  

23.     {  

24.         msg.append("MAIN thread;");  

25.     }  

26.     else if (obj->thread() == this)  

27.     {  

28.         msg.append("SUB thread;");  

29.     }  

30.     else  

31.     {  

32.         msg.append("OTHER thread;");  

33.     }  

34.     msg.append(" someSlot executed in ");  

35.     if (QThread::currentThread() == qApp->thread())  

36.     {  

37.         msg.append("MAIN thread;");  

38.     }  

39.     else if (QThread::currentThread() == this)  

40.     {  

41.         msg.append("SUB thread;");  

42.     }  

43.     else  

44.     {  

45.         msg.append("OTHER thread;");  

46.     }  

47.     qDebug() << msg;  

48.     quit();  

49. }</span>  

这里someSlot函数主要输出了obj所在的线程和slot函数执行线程。

    接着从SubThread又继承了3个线程类，分别是SubThread1, SubThread2, SubThread3.分别实现线程的run函数。定义如下：

[cpp] view plain copy

1. <span style="font-family:SimSun;font-size:16px;">// define sub thread class 1  

2. class SubThread1 : public SubThread  

3. {  

4.     Q_OBJECT  

5. public:  

6.     SubThread1(QObject* parent=0);  

7.     // reimplement run  

8.     void run();  

9. };  

10. class SubThread2 : public SubThread  

11. {  

12.     Q_OBJECT  

13. public:  

14.     SubThread2(QObject* parent=0);  

15.     // reimplement run  

16.     void run();  

17. };  

18. class SubThread3 : public SubThread  

19. {  

20.     Q_OBJECT  

21. public:  

22.     SubThread3(QObject* parent=0);  

23.     // reimplement run  

24.     void run();  

25. };</span>  

    在主程序中分别创建3个不同的线程并运行，查看运行结果。

[cpp] view plain copy

1. <span style="font-family:SimSun;font-size:16px;">int main(int argc, char *argv[])  

2. {  

3.     QCoreApplication a(argc, argv);  

4.     SubThread1* t1 = new SubThread1(&a); //由主线程创建  

5.     t1->start();  

6.     SubThread2* t2 = new SubThread2(&a); //由主线程创建  

7.     t2->start();  

8.     SubThread3* t3 = new SubThread3(&a); //由主线程创建  

9.     t3->start();  

10.     return a.exec();  

11. }</span>  

    下面我们来分析不同写法的程序，其obj对象所在的线程空间和someSlot函数执行的线程空间分别是怎样的。

    首先看SubThread1的实现：

[cpp] view plain copy

1. <span style="font-family:SimSun;font-size:16px;">////////////////////////////////////////////////////////  

2. // class SubThread1  

3. ////////////////////////////////////////////////////////  

4. SubThread1::SubThread1(QObject* parent)  

5.     : SubThread(parent)  

6. {  

7.     obj = new SomeObject();//由主线程创建  

8.     connect(obj, SIGNAL(someSignal()), this, SLOT(someSlot()));  

9. }  

10. // reimplement run  

11. void SubThread1::run()  

12. {  

13.     obj->callEmitSignal();  

14.     exec();  

15. }</span>  

可以看到，obj是在构造函数中被创建的，那么创建obj对象的线程也就是创建SubThread1的线程，一般是主线程，而不是SubThread1所代表的线程。同时由于obj和this（即t1）都位于主线程，所以someSlot函数也是由主线程来执行的。

    而在线程SubThread2中，我们把obj对象的创建放到子线程的run函数中，那么obj对象的线程就应该SubThread2代表的线程，即t2，就不再是主线程了。

[cpp] view plain copy

1. <span style="font-family:SimSun;font-size:16px;">////////////////////////////////////////////////////////  

2. // class SubThread2  

3. ////////////////////////////////////////////////////////  

4. SubThread2::SubThread2(QObject* parent)  

5.     : SubThread(parent)  

6. {  

7.     obj=0;  

8. }  

9. // reimplement run  

10. void SubThread2::run()  

11. {  

12.     obj = new SomeObject(); //由当前子线程创建  

13.     connect(obj, SIGNAL(someSignal()), this, SLOT(someSlot()));  

14.     obj->callEmitSignal();  

15.     exec();  

16. }</span>  

同时，在connect函数中由于obj和this（这里是t2）不是在同一个线程中，因此会采用QueuedConnection的方式，其slot函数由this对象所在的线程即主线程来执行。这里有一个特别容易误解的地方，就是这个slot函数虽然是子线程SubThread2的一个成员函数，connect操作也是在子线程内完成的，但是该函数的执行却不在子线程内，而是在主线程内。

    那么如果想让相应的slot函数在子线程内执行，该如何做呢？在子线程的run函数中创建obj对象的同时，在执行connect时指定连接方式为DirectConnection，这样就可以使slot函数在子线程中运行，因为DirectConnection的方式始终由sender对象的线程执行。如

[cpp] view plain copy

1. <span style="font-family:SimSun;font-size:16px;">////////////////////////////////////////////////////////  

2. // class SubThread3  

3. ////////////////////////////////////////////////////////  

4. SubThread3::SubThread3(QObject* parent)  

5.     : SubThread(parent)  

6. {  

7.     obj=0;  

8. }  

9. // reimplement run  

10. void SubThread3::run()  

11. {  

12.     obj = new SomeObject();  

13.     connect(obj, SIGNAL(someSignal()), this, SLOT(someSlot()),  

14.             Qt::DirectConnection);  

15.     obj->callEmitSignal();  

16.     exec();  

17. }</span>  

    最后，该程序的运行结果应该是：

[plain] view plain copy

1. <span style="font-family:SimSun;font-size:16px;">"SubThread1::obj's thread is MAIN thread; someSlot executed in MAIN thread;"   

2. "SubThread2::obj's thread is SUB thread; someSlot executed in MAIN thread;"   

3. "SubThread3::obj's thread is SUB thread; someSlot executed in SUB thread;" </span>