[Qt] 信号和槽(1) | 本质 | 使用

一、信号和槽概述

二、本质

底层实现

1. 函数间的相互调用

2. 类成员中的特殊角色

三、使用

四. 自定义信号和槽

1. 基本语法

(1) 自定义信号函数书写规范

(2) 自定义槽函数书写规范

(3) 发送信号

(4) 示例

A. 示例一

B. 示例二 —— 老师说“上课了”，学生回到座位学习

C. 示例三 —— 老师点击按钮触发学生上课

一、信号和槽概述

事件与信号：

- 在 Qt 中，用户与控件的交互（如点击按钮或关闭窗口）产生事件，每个事件触发相应的信号。

- 信号是事件的通知形式，通过函数表示。

响应与槽：

- 控件接收信号并作出响应动作，称为槽。
- 槽为普通 C++ 函数，可定义在类的不同访问级别中，并能被关联到一个或多个信号上自动执行。

二、本质

1. 信号的本质

信号本质上是事件，由用户操作触发，通过特定函数形式通知开发者。

例如：

按钮单击、双击
鼠标移动、鼠标按下、鼠标释放
键盘输入

那么在 Qt 中信号是通过什么形式呈现给使用者的呢？

我们对哪个窗口进行操作, 哪个窗口就可以捕捉到这些被触发的事件。
对于使用者来说触发了一个事件，我们就可以得到 Qt 框架给我们发出的某个特定信号。
信号的呈现形式就是函数，也就是说某个事件产生了， Qt 框架就会调用某个对应的信号函数，通知使用者。

2. 槽的本质

槽是回调函数，用于响应信号，当关联的信号发射时，槽函数会被自动调用。

关于回调函数

C 语言阶段 - 函数指针

实现转移表，降低代码的 “圈复杂度”
实现回调函数效果（qsort）

C++ 阶段

STL 中，函数对象 / 仿函数
lambda 表达式

Linux

信号处理函数
线程的入口函数
epoll 基于回调的机制

底层实现

1. 函数间的相互调用

在Qt框架中，信号和槽机制本质上是通过函数间的相互调用来实现的。具体来说：

信号函数：每个信号都可以用一个函数来表示。例如，“按钮被按下”的事件可以用clicked()信号函数来表示。
槽函数：同样地，每个槽也可以用一个函数表示，比如“窗口关闭”的动作可以用close()槽函数来表示。

当使用信号和槽机制来实现特定功能时，如点击按钮关闭窗口，实际上是在连接clicked()信号与close()槽函数，使得点击按钮（触发clicked()）会导致窗口关闭（执行close()）的效果。

2. 类成员中的特殊角色

信号函数和槽函数通常位于某个类中，但它们与普通成员函数相比有一些特别之处：

修饰关键字：

这些关键字是Qt对C++语言的扩展，专门用于标识信号和槽函数。

- 信号函数使用signals关键字进行修饰。
- 槽函数则使用public slots、protected slots或private slots关键字修饰。

声明与定义：

- 信号函数只需要声明而无需定义；其定义由Qt自动处理，这种自动生成代码的机制称为 “ 元编程 ”（Meta Programming），这种操作在很多场景中都能见到。
- 槽函数需要像普通函数一样定义和实现，因为它们包含了具体的响应逻辑。

三、使用

1. 连接信号和槽

QObject 是 Qt 内置的父类，Qt 中提供的很多类都是直接或者间接继承自 QObject。（在 Java 中也存在相似的设定）
使用 QObject::connect() 函数关联信号与槽，指定发送者、信号类型、接收者及方法。

connect (const QObject *sender,    //描述当前信号是哪个控件发出的
        const char * signal ,      //信号类型
        const QObject * receiver , //信号如何处理（哪个对象处理）
        const char * method ,      //信号如何处理（这个对象该怎么处理——要处理信号的对象提供的成员函数）
        Qt::ConnectionType type = Qt::AutoConnection ) //暂时不考虑，很少使用

参数说明

sender：信号的发送者。
signal：发送的信号（信号函数）。
receiver：信号的接收者。
method：接收信号的槽函数。
type：用于指定关联方式，默认的关联方式为 Qt::AutoConnection，通常不需要手动设定。

示例：

在窗口中设置一个按钮，当点击 “按钮” 时关闭 “窗口”：

tip:

2. 查看内置信号和槽

利用 Qt 帮助文档查询系统自带的信号和槽，通常在类或其父类中查找。

如上述示例，要查询 “按钮” 的信号，在帮助文档中输入：QPushButton

首先可以在 "Contents" 中寻找关键字 signals，如果没有找到，继续去父类中查找，因此我们去他的父类 QAbstractButton 中继续查找关键字 signals：

这里的 clicked() 就是我们要找的信号。槽函数的寻找方式和信号一样，只不过它的关键字是 slot。

3. 通过 Qt Creator 生成代码

Qt Creator 提供可视化界面帮助快速生成信号槽代码，简化开发流程。

示例：点击按钮关闭窗口

新建项目并创建 UI 文件。
在 UI 设计界面添加按钮并配置属性。

可视化生成槽函数

当鼠标单击 “转到槽...” 之后，出现如下界面：对于按钮来说，当点击时发送的信号是：clicked()，所以此处选择：clicked()

这个窗口列出了 QPushButton 给我们提供的所有信号（还包含了 QPushButton 父类的信号）。

对于普通按钮来说，使用 clicked 信号即可。

clicked(bool) 没有意义的，具有特殊状态的按钮（比如：复选按钮）才会用到 clicked(bool)。

然后就会跳转到 Qt Creator 自动生成槽函数原型框架，并在槽函数中添加关闭窗口逻辑。

说明：自动生成槽函数的名称有一定的规则，槽函数的命名规则为：on_XXX_SSS，其中：

以 "on" 开头，中间使用下划线连接起来。
"XXX" 表示的是对象名（控件的 objectName 属性）。
"SSS" 表示的是对应的信号。

如："on_pushButton_clicked() "，pushButton 代表的是对象名，clicked 是对应的信号。按照这种命名风格定义的槽函数，就会被 Qt 自动的和对应的信号进行连接。

但是我们日常写代码的时候，除非是 IDE 自动生成，否则最好还是不要去依赖命名规则，而是显式使用 connect 更好。

一方面，显式 connect 可以更清晰直观的描述信号和槽的连接关系。
另一方面，也是防止信号或者槽的名字拼写错误导致连接失效。

当然，是配置大于约定，还是约定大于配置，哪种更好。这样的话题业界尚存在争议，这里我个人还是更建议日常优先考虑显式 connect。

在 "widget.cpp" 中自动生成槽函数定义，在槽函数函数定义中添加要实现的功能，实现关闭窗口的效果

四. 自定义信号和槽

1. 基本语法

在 Qt 中，允许开发者自定义信号的发送方及接收方，即可以定义自己的信号函数和槽函数。为了实现这一点，必须遵循一定的书写规范。

Q_OBJECT 宏：

- 在类中使用信号槽机制的前提是类最开始处需要声明Q_OBJECT宏。这个宏展开大量代码，使编译器能够识别并处理信号和槽。
- Qt Creator通常会自动添加此宏。

(1) 自定义信号函数书写规范

规范要点：

自定义信号较少见，因为Qt内置信号已足够满足大多数需求。
信号本质上是特殊的函数，仅需声明无需实现，返回类型为void。
可以有参数，并支持重载。
必须放在signals关键字下，这是Qt扩展的关键字，用于标识信号。

构建过程：

头文件的关键字下定义

qmake工具在构建项目时会扫描到signals关键字，并自动生成相应的函数定义。

(2) 自定义槽函数书写规范

操作规程：

1. 槽函数的定义与普通成员函数无异，但早期版本要求槽函数必须位于public slots、protected slots或private slots下。
2. 现代版本允许槽函数放置于public作用域中或全局范围内。
3. 返回类型为void，需要声明和实现，支持参数和重载。