嵌入式Qt中信號與槽機制的研究

金 繁,崔培雷

（北方工業大學 北京 100144）

信號和槽機制是Qt的核心機制，要精通Qt編程就必須對信號和槽有所了解。信號和槽是一種高級接口，應用于對象之間的通信，它是Qt的核心特性，也是Qt區別于其它工具包的重要地方。信號和槽是Qt自行定義的一種通信機制，它獨立于標準的C/C++語言，因此要正確的處理信號和槽，必須借助一個稱為moc（Meta Object Compiler）的Qt工具，該工具是一個C++預處理程序，它為高層次的事件處理自動生成所需要的附加代碼。在Qt中信號和槽取代了函數指針，使得我們編寫這些通信程序更為簡潔明了。信號和槽能攜帶任意數量和任意類型的參數，他們是類型完全安全的，不會像回調函數那樣產生core dumps。所有從QObject或其子類 (例如Qwidget)派生的類都能夠包含信號和槽。當對象改變其狀態時，信號就由該對象發射(emit)出去，這就是對象所要做的全部事情，它不知道另一端是誰在接收這個信號。這就是真正的信息封裝，它確保對象被當作一個真正的軟件組件來使用。槽用于接收信號，但它們是普通的對象成員函數。一個槽并不知道是否有任何信號與自己相連接。而且，對象并不了解具體的通信機制。你可以將很多信號與單個的槽進行連接，也可以將單個的信號與很多的槽進行連接，甚至于將一個信號與另外一個信號相連接也是可能的，這時無論第一個信號什么時候發射系統都將立刻發射第二個信號，信號與槽構造了一個強大的部件編程機制。

1 信號

當某個信號對其客戶或所有者發生的內部狀態發生改變，信號被一個對象發射。只有定義過這個信號的類及其派生類能夠發射這個信號。當一個信號被發射時，與其相關聯的槽將被立刻執行，就象一個正常的函數調用一樣。信號-槽機制完全獨立于任何GUI事件循環。只有當所有的槽返回以后發射函數（emit）才返回。如果存在多個槽與某個信號相關聯，那么，當這個信號被發射時，這些槽將會一個接一個地執行，但是它們執行的順序將會是隨機的、不確定的，我們不能人為地指定哪個先執行、哪個后執行。信號的聲明是在頭文件中進行的，Qt的signals關鍵字指出進入了信號聲明區，隨后即可聲明自己的信號。例如，下面定義了3個信號：

signals:

void mySignal();

void mySignal(int x);

void mySignalParam(int x,int y);

在上面的定義中，signals是Qt的關鍵字，而非C/C++的。接下來的一行void mySignal()定義了信號mySignal，這個信號沒有攜帶參數；接下來的一行void mySignal(int x)定義了重名信號mySignal，但是它攜帶一個整形參數，這有點類似于C++中的虛函數。從形式上講信號的聲明與普通的C++函數是一樣的，但是信號卻沒有函數體定義，另外，信號的返回類型都是void，不要指望能從信號返回什么有用信息。信號由moc自動產生，它們不應該在.cpp文件中實現。

2 槽

槽是普通的C++成員函數，可以被正常調用，它們唯一的特殊性就是很多信號可以與其相關聯。當與其關聯的信號被發射時，這個槽就會被調用。槽可以有參數，但槽的參數不能有缺省值。因為槽是普通的成員函數，所以與其它的函數一樣，它們也有存取權限。槽的存取權限決定了誰能夠與其相關聯。同普通的C++成員函數一樣，槽函數也分為3種類型，即public slots、private slots和 protected slots。

public slots：在這個區內聲明的槽意味著任何對象都可將信號與之相連接。這對于組件編程非常有用，你可以創建彼此互不了解的對象，將它們的信號與槽進行連接以便信息能夠正確的傳遞。

protected slots：在這個區內聲明的槽意味著當前類及其子類可以將信號與之相連接。這適用于那些槽，它們是類實現的一部分，但是其界面接口卻面向外部。

private slots：在這個區內聲明的槽意味著只有類自己可以將信號與之相連接。這適用于聯系非常緊密的類。

槽也能夠聲明為虛函數，這也是非常有用的。槽的聲明也是在頭文件中進行的。例如，下面聲明了3個槽：

public slots:void mySlot();

void mySlot(int x);

void mySignalParam(int x,int y);

3 信號與槽的關聯

信號與槽連接的簡單模型如下圖。

圖1 信號與槽連接的簡單模型Fig.1 A simple model of the signal and slot connections

通過調用QObject對象的connect函數來將某個對象的信號與另外一個對象的槽函數相關聯，這樣當發射者發射信號時，接收者的槽函數將被調用。該函數的定義如下：bool QObject::connect(const QObject*sender,const char*signal,const QObject*receiver,const char*member)[static]。 這個函數的作用就是將發射者sender對象中的信號signal與接收者receiver中的member槽函數聯系起來。當指定信號signal時必須使用Qt的宏SIGNAL()，當指定槽函數時必須使用宏SLOT()。如果發射者與接收者屬于同一個對象的話，那么在connect調用中接收者參數可以省略。例如，下面定義了兩個對象：標簽對象label和滾動條對象scroll，并將valueChanged()信號與標簽對象的setNum()相關聯，另外信號還攜帶了一個整形參數，這樣標簽總是顯示滾動條所處位置的值。

一個信號可以和多個槽相連：

connect(slider,SIGNAL(valueChanged(int)),spinBox,SLOT(setValue(int)));

connect(slider,SIGNAL(valueChanged(int)),this,SLOT(updateStatusBarIndicator(int)));

注意，如果是這種情況，這些槽會一個接一個的被調用，但是它們的調用順序是不確定的。

多個信號可以連接到一個槽：

connect(lcd,SIGNAL(overflow()),this,SLOT(handleMathError()));connect(calculator,SIGNAL (divisionByZero ()),this,SLOT(handleMathError()));

只要任意一個信號發出，這個槽就會被調用。

一個信號可以連接到另外的一個信號：

connect(lineEdit,SIGNAL(textChanged(const QString&)),this,SIGNAL(updateRecord(const QString&)));

這是說，當第一個信號發出時，第二個信號被發出。除此之外，這種信號-信號的形式和信號-槽的形式沒有什么區別。

槽可以被取消鏈接：

disconnect(lcd,SIGNAL(overflow()),this,SLOT(handleMath-Error()));

這種情況并不經常出現，因為當一個對象delete之后，Qt自動取消所有連接到這個對象上面的槽。為了正確的連接信號槽，信號和槽的參數個數、類型以及出現的順序都必須相同，例如：

connect(ftp,SIGNAL(rawCommandReply(int,const QString&)),this,SLOT(processReply(int,const QString&)));

這里有一種例外情況，如果信號的參數多于槽的參數，那么這個參數之后的那些參數都會被忽略掉，例如：

connect(ftp,SIGNAL(rawCommandReply(int,const QString&)),this,SLOT(checkErrorCode(int)));

這里，const QString&這個參數就會被槽忽略掉。

如果信號槽的參數不相容，或者是信號或槽有一個不存在，或者在信號槽的連接中出現了參數名字，在Debug模式下編譯的時候，Qt都會很智能的給出警告。在這之前，我們僅僅在widgets中使用到了信號槽，但是，注意到connect()函數其實是在QObject中實現的，并不局限于GUI，因此，只要我們繼承QObject類，就可以使用信號槽機制：

class Employee:public QObject

{ Q_OBJECT

public:

Employee(){mySalary=0;}

int salary()const{return mySalary;}

public slots:

void setSalary(int newSalary);

signals:

void salaryChanged(int newSalary);

private:

int mySalary;

};

在使用時，給出下面的代碼：

void Employee::setSalary(int newSalary)

{ if(newSalary!=mySalary){

mySalary=newSalary;

emit salaryChanged(mySalary);

}

}

有3種情況必須使用disconnect()函數：斷開與某個對象相關聯的任何對象。這似乎有點不可理解，事實上，當我們在某個對象中定義了一個或者多個信號，這些信號與另外若干個對象中的槽相關聯，如果我們要切斷這些關聯的話，就可以利用這個方法，非常之簡潔。disconnect(myObject,0,0,0)或者myObject－＞disconnect()斷開與某個特定信號的任何關聯。disconnect(myObject,SIGNAL(mySignal()),0,0)，斷開兩個對象之間的關聯。在disconnect函數中0可以用作一個通配符，分別表示任何信號、任何接收對象、接收對象中的任何槽函數。但是發射者sender不能為0，其他3個參數的值可以等于0。

4 結論

通過對Qt中信號與槽機制的研究，可以總結出幾點結論：信號和槽不能有缺省參數值,不能攜帶模板類參數；嵌套的類不能位于信號和槽區域內，也不能有信號或者槽；構造函數不能用在signals和slots聲明區域內,不能作為信號或槽的參數；友元聲明不能位于信號和槽的聲明區域內；如果一個信號與多個槽相聯系的話，那么當這個信號被發射時，與之相關的槽被激活的順序將是隨機的，且順序不能指定；宏定義不能用在signal和slot的參數中。既然moc工具不擴展#define，因此在signals和slots中攜帶參數的宏就不能正確地工作，如果不帶參數是可以的；信號與槽機制與普通函數的調用一樣，如果使用不當的話，在程序執行時也有可能產生死循環。因此，在定義槽函數時一定要注意避免間接形成無限循環，即在槽中再次發射所接收到的同樣信號；信號與槽的效率是非常高的，但是同真正的回調函數比較起來，由于增加了靈活性，因此在速度上還是有所損失，當然這種損失相對來說是比較小的。但如果要追求高效率的話，比如在實時系統中就要避免采用信號與槽的機制。

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