浅议Qt的事件处理机制

  深入了解事件处理系统对于每个学习Qt人来说非常重要，可以说，Qt是以事件驱动的UI工具集。 大家熟知Signals/Slots在多线程的实现也依赖于Qt的事件处理机制。

    在Qt中，事件被封装成一个个对象，所有的事件均继承自抽象类QEvent.  接下来依次谈谈Qt中有谁来产生、分发、接受和处理事件：

     1.  谁来产生事件： 最容易想到的是我们的输入设备，比如键盘、鼠标产生的

keyPressEvent，keyReleaseEvent，mousePressEvent，mouseReleaseEvent事件（他们被封装成QMouseEvent和QKeyEvent），这些事件来自于底层的操作系统，它们以异步的形式通知Qt事件处理系统，后文会仔细道来。当然Qt自己也会产生很多事件，比如QObject::startTimer()会触发QTimerEvent. 用户的程序可还以自己定制事件。

     2.  谁来接受和处理事件：答案是QObject。在Qt的内省机制剖析一文已经介绍QObject 类是整个Qt对象模型的心脏，事件处理机制是QObject三大职责（内存管理、内省(intropection)与事件处理制）之一。任何一个想要接受并处理事件的对象均须继承自QObject，可以选择重载QObject::event()函数或事件的处理权转给父类。

     3.   谁来负责分发事件：对于non-GUI的Qt程序，是由QCoreApplication负责将QEvent分发给QObject的子类-Receiver. 对于Qt GUI程序，由QApplication来负责。

      接下来，将通过对代码的解析来看看QT是利用event loop从事件队列中获取用户输入事件，又是如何将事件转义成QEvents，并分发给相应的QObject处理。

 

 

 #include <QApplication>
 #include "widget.h"
 //Section 1
 int main(int argc, char *argv[])
 {
     QApplication app(argc, argv);
     Widget window;  // Widget 继承自QWidget
     window.show();
     return app.exec(); // 进入Qpplication事件循环，见section 2
 }
 // Section 2:
 int QApplication::exec()
 {
    //skip codes
    //简单的交给QCoreApplication来处理事件循环=〉section 3
    return QCoreApplication::exec();
 }
 // Section 3
 int QCoreApplication::exec()
 {
     //得到当前Thread数据
     QThreadData *threadData = self->d_func()->threadData;
     if (threadData != QThreadData::current()) {
         qWarning("%s::exec: Must be called from the main thread", self->metaObject()->className());
         return -1;
     }
     //检查event loop是否已经创建
     if (!threadData->eventLoops.isEmpty()) {
         qWarning("QCoreApplication::exec: The event loop is already running");
         return -1;
     }
     ...
     QEventLoop eventLoop;
     self->d_func()->in_exec = true;
     self->d_func()->aboutToQuitEmitted = false;
     //委任QEventLoop 处理事件队列循环 ==> Section 4
     int returnCode = eventLoop.exec();
     ....
     }
     return returnCode;
 }
 // Section 4
 int QEventLoop::exec(ProcessEventsFlags flags)
 {
    //这里的实现代码不少，最为重要的是以下几行
    Q_D(QEventLoop); // 访问QEventloop私有类实例d
         try {
         //只要没有遇见exit，循环派发事件
         while (!d->exit)
             processEvents(flags | WaitForMoreEvents | EventLoopExec);
     } catch (...) {}
 }
 // Section 5
 bool QEventLoop::processEvents(ProcessEventsFlags flags)
 {
     Q_D(QEventLoop);
     if (!d->threadData->eventDispatcher)
         return false;
     if (flags & DeferredDeletion)
         QCoreApplication::sendPostedEvents(0, QEvent::DeferredDelete);
     //将事件派发给与平台相关的QAbstractEventDispatcher子类 =>Section 6
     return d->threadData->eventDispatcher->processEvents(flags);
 }

 

 // Section 6，QTDIR/src/corelib/kernel/qeventdispatcher_win.cpp
 // 这段代码是完成与windows平台相关的windows c++。 以跨平台著称的Qt同时也提供了对Symiban,Unix等平台的消息派发支持
 // 其事现分别封装在QEventDispatcherSymbian和QEventDispatcherUNIX
 // QEventDispatcherWin32派生自QAbstractEventDispatcher.
 bool QEventDispatcherWin32::processEvents(QEventLoop::ProcessEventsFlags flags)
 {
     Q_D(QEventDispatcherWin32);
     if (!d->internalHwnd)
         createInternalHwnd();
     d->interrupt = false;
     emit awake();
     bool canWait;
     bool retVal = false;
     bool seenWM_QT_SENDPOSTEDEVENTS = false;
     bool needWM_QT_SENDPOSTEDEVENTS = false;
     do {
         DWORD waitRet = 0;
         HANDLE pHandles[MAXIMUM_WAIT_OBJECTS - 1];
         QVarLengthArray<MSG> processedTimers;
         while (!d->interrupt) {
             DWORD nCount = d->winEventNotifierList.count();
             Q_ASSERT(nCount < MAXIMUM_WAIT_OBJECTS - 1);
             MSG msg;
             bool haveMessage;
             if (!(flags & QEventLoop::ExcludeUserInputEvents) && !d->queuedUserInputEvents.isEmpty()) {
                 // process queued user input events
                 haveMessage = true;
                 //从处理用户输入队列中取出一条事件
                 msg = d->queuedUserInputEvents.takeFirst();
             } else if(!(flags & QEventLoop::ExcludeSocketNotifiers) && !d->queuedSocketEvents.isEmpty()) {
                 // 从处理socket队列中取出一条事件
                 haveMessage = true;
                 msg = d->queuedSocketEvents.takeFirst();
             } else {
                 haveMessage = PeekMessage(&msg, 0, 0, 0, PM_REMOVE);
                 if (haveMessage && (flags & QEventLoop::ExcludeUserInputEvents)
                     && ((msg.message >= WM_KEYFIRST
                          && msg.message <= WM_KEYLAST)
                         || (msg.message >= WM_MOUSEFIRST
                             && msg.message <= WM_MOUSELAST)
                         || msg.message == WM_MOUSEWHEEL
                         || msg.message == WM_MOUSEHWHEEL
                         || msg.message == WM_TOUCH
 #ifndef QT_NO_GESTURES
                         || msg.message == WM_GESTURE
                         || msg.message == WM_GESTURENOTIFY
 #endif
                         || msg.message == WM_CLOSE)) {
                     // 用户输入事件入队列，待以后处理
                     haveMessage = false;
                     d->queuedUserInputEvents.append(msg);
                 }
                 if (haveMessage && (flags & QEventLoop::ExcludeSocketNotifiers)
                     && (msg.message == WM_QT_SOCKETNOTIFIER && msg.hwnd == d->internalHwnd)) {
                     // socket 事件入队列，待以后处理
                     haveMessage = false;
                     d->queuedSocketEvents.append(msg);
                 }
             }
             ....
                 if (!filterEvent(&msg)) {
                     TranslateMessage(&msg);
                     //将事件打包成message调用Windows API派发出去
                        //分发一个消息给窗口程序。消息被分发到回调函数，将消息传递给windows系统，windows处理完毕，会调用回调函数 => section 7
                   DispatchMessage(&msg);
                 }
             }
         }
     } while (canWait);
       ...
     return retVal;
 }

 

 // Section 7 windows窗口回调函数 定义在QTDIR/src/gui/kernel/qapplication_win.cpp
 extern "C" LRESULT QT_WIN_CALLBACK QtWndProc(HWND hwnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
 {
    ...
    //将消息重新封装成QEvent的子类QMouseEvent ==> Section 8
     result = widget->translateMouseEvent(msg);
    ...
 }

 

从Section 1~Section7， Qt进入QApplication的event loop，经过层层委任，最终QEventloop的processEvent将通过与平台相关的QAbstractEventDispatcher的子类QEventDispatcherWin32获得用户的用户输入事件，并将其打包成message后，通过标准Windows API ，把消息传递给了Windows OS，Windows OS得到通知后回调QtWndProc,  至此事件的分发与处理完成了一半的路程。

 

在下文中，我们将进一步讨论当我们收到来在Windows的回调后，事件又是怎么一步步打包成QEvent并通过QApplication分发给最终事件的接受和处理者QObject::event.

我们在上文中，介绍了Qt框架的事件处理机制：事件的产生、分发、接受和处理，并以视窗系统鼠标点击QWidget为例，对代码进行了剖析，向大家分析了Qt框架如何通过Event Loop处理进入处理消息队列循环，如何一步一步委派给平台相关的函数获取、打包用户输入事件交给视窗系统处理，函数调用栈如下：

1. main(int, char **)
2. QApplication::exec()
3. QCoreApplication::exec()
4. QEventLoop::exec(ProcessEventsFlags )
5. QEventLoop::processEvents(ProcessEventsFlags )
6. QEventDispatcherWin32::processEvents(QEventLoop::ProcessEventsFlags)

 

本文将介绍Qt app在视窗系统回调后，事件又是怎么一步步通过QApplication分发给最终事件的接受和处理者QWidget::event, （QWidget继承Object,重载其虚函数event)，以下所有的讨论都将嵌入在源码之中。

1. QT_WIN_CALLBACK QtWndProc(HWNDhwnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam) bool QETWidget::translateMouseEvent(const MSG &msg)
2. bool QApplicationPrivate::sendMouseEvent(...)
3. inline bool QCoreApplication::sendSpontaneousEvent(QObject *receiver, QEvent *event)
4. bool QCoreApplication::notifyInternal(QObject *receiver, QEvent *event)
5. bool QApplication::notify(QObject *receiver, QEvent *e)
6. bool QApplicationPrivate::notify_helper(QObject *receiver, QEvent * e)
7. bool QWidget::event(QEvent *event)

 // (续上文Section 7) Section 2-1：
 QT_WIN_CALLBACK QtWndProc(HWND hwnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
 {
    ...
    //检查message是否属于Qt可转义的鼠标事件
    if (qt_is_translatable_mouse_event(message)) {
         if (QApplication::activePopupWidget() != 0) {
             POINT curPos = msg.pt;
             //取得鼠标点击坐标所在的QWidget指针，它指向我们在main创建的widget实例
             QWidget* w = QApplication::widgetAt(curPos.x, curPos.y);
             if (w)
                 widget = (QETWidget*)w;
         }
         if (!qt_tabletChokeMouse) {
             //对，就在这里。Windows的回调函数将鼠标事件分发回给了Qt Widget
             // => Section 2-2
             result = widget->translateMouseEvent(msg);
      ...
 }
 // Section 2-2  $QTDIR/src/gui/kernel/qapplication_win.cpp
 //该函数所在与Windows平台相关，主要职责就是把已windows格式打包的鼠标事件解包、翻译成QApplication可识别的QMouseEvent,QWidget.
 bool QETWidget::translateMouseEvent(const MSG &msg)
 {
      //.. 这里很长的代码给以忽略
       // 让我们看一下sendMouseEvent的声明
      // widget是事件的接受者； e是封装好的QMouseEvent
      // ==> Section 2-3
      res = QApplicationPrivate::sendMouseEvent(widget, &e, alienWidget, this, &qt_button_down, qt_last_mouse_receiver);
 }
 // Section 2-3 $QTDIR/src/gui/kernel/qapplication.cpp
 bool QApplicationPrivate::sendMouseEvent(QWidget *receiver, QMouseEvent *event,
                                          QWidget *alienWidget, QWidget *nativeWidget,
                                          QWidget **buttonDown, QPointer<QWidget> &lastMouseReceiver,
                                          bool spontaneous)
 {
      //至此与平台相关代码处理完毕
      //MouseEvent默认的发送方式是spontaneous, 所以将执行sendSpontaneousEvent。 sendSpontaneousEvent() 与 sendEvent的代码实现几乎相同，除了将QEvent的属性spontaneous标记不同。 这里是解释什么spontaneous事件：如果事件由应用程序之外产生的，比如一个系统事件。 显然MousePress事件是由视窗系统产生的一个的事件（详见上文Section 1~ Section 7),因此它是
 spontaneous事件
     if (spontaneous)
         result = QApplication::sendSpontaneousEvent(receiver, event);  ==〉Section 2-4
     else
         result = QApplication::sendEvent(receiver, event);
 }

 

 // Section 2-4 C:/Qt/4.7.1-Vs/src/corelib/kernel/qcoreapplication.h
 inline bool QCoreApplication::sendSpontaneousEvent(QObject *receiver, QEvent *event)
 {
     //将event标记为自发事件
      //进一步调用 2-5 QCoreApplication::notifyInternal
     if (event) event->spont = true; return self ? self->notifyInternal(receiver, event) : false;
 }
 // Section 2-5:  $QTDIR/gui/kernel/qapplication.cpp
 bool QCoreApplication::notifyInternal(QObject *receiver, QEvent *event)
 {

     // 几行代码对于Qt Jambi (QT Java绑定版本） 和QSA (QT Script for Application)的支持
      ...
      // 以下代码主要意图为Qt强制事件只能够发送给当前线程里的对象，也就是说receiver->d_func()->threadData应该等于QThreadData::current()。 注意，跨线程的事件需要借助Event Loop来派发
      QObjectPrivate *d = receiver->d_func();
     QThreadData *threadData = d->threadData;
     ++threadData->loopLevel;
     bool returnValue;
     QT_TRY {
         //哇，终于来到大名鼎鼎的函数QCoreApplication::nofity()了 ==> Section 2-6
         returnValue = notify(receiver, event);
     } QT_CATCH (...) {
         --threadData->loopLevel;
         QT_RETHROW;
     }
 }
 // Section 2-6:  $QTDIR/gui/kernel/qapplication.cpp
 // QCoreApplication::notify和它的重载函数QApplication::notify在Qt的派发过程中起到核心的作用，Qt的官方文档时这样说的：任何线程的任何对象的所有事件在发送时都会调用notify函数。
 bool QApplication::notify(QObject *receiver, QEvent *e)
 {
    //代码很长，最主要的是一个大大的Switch,Case
    ..
    switch ( e->type())
    {
     ...
     case QEvent::MouseButtonPress:
     case QEvent::MouseButtonRelease:
     case QEvent::MouseButtonDblClick:
     case QEvent::MouseMove:
      ...
         //让自己私有类(d是私有类的句柄）来进一步处理 ==> Section 2-7
         res = d->notify_helper(w, w == receiver ? mouse : &me);
         e->spont = false;
         break;
     }
     ...
 }
 // Section 2-7:  $QTDIR/gui/kernel/qapplication.cpp
 bool QApplicationPrivate::notify_helper(QObject *receiver, QEvent * e)
 {
     ...
     // 向事件过滤器发送该事件，这里介绍一下Event Filters. 事件过滤器是一个接受即将发送给目标对象所有事件的对象。
    //如代码所示它开始处理事件在目标对象行动之前。过滤器的QObject::eventFilter（）实现被调用，能接受或者丢弃过滤，允许或者拒绝事件的更进一步的处理。如果所有的事件过滤器允许更进一步的事件处理，事件将被发送到目标对象本身。如果他们中的一个停止处理，目标和任何后来的事件过滤器不能看到任何事件。
     if (sendThroughObjectEventFilters(receiver, e))
         return true;
      // 递交事件给receiver  => Section 2-8
     bool consumed = receiver->event(e);
     e->spont = false;
 }
 // Section 2-8  $QTDIR/gui/kernel/qwidget.cpp
 // QApplication通过notify及其私有类notify_helper,将事件最终派发给了QObject的子类- QWidget.
 bool QWidget::event(QEvent *event)
 {
     ...
     switch(event->type()) {
     case QEvent::MouseButtonPress:
         // Don't reset input context here. Whether reset or not is
         // a responsibility of input method. reset() will be
         // called by mouseHandler() of input method if necessary
         // via mousePressEvent() of text widgets.
 #if 0
         resetInputContext();
 #endif
         //mousePressEvent是虚函数，QWidget的子类可以通过重载重新定义mousePress事件的行为
         mousePressEvent((QMouseEvent*)event);
         break;
 }