信号槽不是 GUI 模块提供的,而是 Qt 核心特性之一。因此,我们可以在普通的控制台程序使用信号槽。
经典的观察者模式在讲解举例的时候通常会举报纸和订阅者的例子。有一个报纸类Newspaper
,有一个订阅者类Subscriber
。Subscriber
可以订阅Newspaper
。这样,当Newspaper
有了新的内容的时候,Subscriber
可以立即得到通知。在这个例子中,观察者是Subscriber
,被观察者是Newspaper
。在经典的实现代码中,观察者会将自身注册到被观察者的一个容器中(比如subscriber.registerTo(newspaper)
)。被观察者发生了任何变化的时候,会主动遍历这个容器,依次通知各个观察者(newspaper.notifyAllSubscribers()
)。
下面我们看看使用 Qt 的信号槽,如何实现上述观察者模式。注意,这里我们仅仅是使用这个案例,我们的代码并不是去实现一个经典的观察者模式。也就是说,我们使用 Qt 的信号槽机制来获得同样的效果。
当我们运行上面的程序时,会看到终端输出 Receives Newspaper: Newspaper A 这样的字样。
下面我们来分析下自定义信号槽的代码。
首先看Newspaper
这个类。这个类继承了QObject
类。只有继承了QObject
类的类,才具有信号槽的能力。所以,为了使用信号槽,必须继承QObject
。凡是类(不管是直接子类还是间接子类),都应该在第一行代码写上QOBJECT
。不管是不是使用信号槽,都应该添加这个宏。这个宏的展开将为我们的类提供信号槽机制、国际化机制以及 Qt 提供的不基于 C++ RTTI 的反射能力。因此,如果你觉得你的类不需要使用信号槽,就不添加这个宏,就是错误的。其它很多操作都会依赖于这个宏。注意,这个宏将由 moc(我们会在后面章节中介绍 moc。这里你可以将其理解为一种预处理器,是比 C++ 预处理器更早执行的预处理器。) 做特殊处理,不仅仅是宏展开这么简单。moc 会读取标记了 Q_OBJECT 的头文件,生成以 moc 为前缀的文件,比如 newspaper.h 将生成 moc_newspaper.cpp。你可以到构建目录查看这个文件,看看到底增加了什么内容。注意,由于 moc 只处理头文件中的标记了Q_OBJECT
的类声明,不会处理 cpp 文件中的类似声明。因此,如果我们的Newspaper
和Reader
类位于 main.cpp 中,是无法得到 moc 的处理的。解决方法是,我们手动调用 moc 工具处理 main.cpp,并且将 main.cpp 中的#include "newspaper.h"
改为#include "moc_newspaper.h"
就可以了。不过,这是相当繁琐的步骤,为了避免这样修改,我们还是将其放在头文件中。许多初学者会遇到莫名其妙的错误,一加上Q_OBJECT
就出错,很大一部分是因为没有注意到这个宏应该放在头文件中。
Newspaper
类的 public 和 private 代码块都比较简单,只不过它新加了一个 signals。signals 块所列出的,就是该类的信号。信号就是一个个的函数名,返回值是 void(因为无法获得信号的返回值,所以也就无需返回任何值),参数是该类需要让外界知道的数据。信号作为函数名,不需要在 cpp 函数中添加任何实现(我们曾经说过,Qt 程序能够使用普通的 make 进行编译。没有实现的函数名怎么会通过编译?原因还是在 moc,moc 会帮我们实现信号函数所需要的函数体,所以说,moc 并不是单纯的将 Q_OBJECT 展开,而是做了很多额外的操作)。
Newspaper
类的send()
函数比较简单,只有一个语句emit newPaper(m_name);
。emit 是 Qt 对 C++ 的扩展,是一个关键字(其实也是一个宏)。emit 的含义是发出,也就是发出newPaper()
信号。感兴趣的接收者会关注这个信号,可能还需要知道是哪份报纸发出的信号?所以,我们将实际的报纸名字m_name
当做参数传给这个信号。当接收者连接这个信号时,就可以通过槽函数获得实际值。这样就完成了数据从发出者到接收者的一个转移。
Reader
类更简单。因为这个类需要接受信号,所以我们将其继承了QObject
,并且添加了QOBJECT
宏。后面则是默认构造函数和一个普通的成员函数。Qt 5 中,任何成员函数、static 函数、全局函数和 Lambda 表达式都可以作为槽函数。与信号函数不同,槽函数必须自己完成实现代码。槽函数就是普通的成员函数,因此作为成员函数,也会受到 public、private 等访问控制符的影响。(我们没有说信号也会受此影响,事实上,如果信号是 private 的,这个信号就不能在类的外面连接,也就没有任何意义。)_
函数中,我们首先创建了Newspaper
和Reader
两个对象,然后使用QObject::connect()
函数。这个函数我们上一节已经详细介绍过,这里应该能够看出这个连接的含义。然后我们调用Newspaper
的send()
函数。这个函数只有一个语句:发出信号。由于我们的连接,当这个信号发出时,自动调用 reader 的槽函数,打印出语句。
下面总结一下自定义信号槽需要注意的事项:
- 使用 signals 标记信号函数,信号是一个函数声明,返回 void,不需要实现函数代码;
- 槽函数是普通的成员函数,作为成员函数,会受到 public、private、protected 的影响;
- 使用 emit 在恰当的位置发送信号;
- 使用
QObject::connect()
函数连接信号和槽。
Qt 4
下面给出 Qt 4 中相应的代码:
- //!!! Qt4
- #include <QObject>
- ////////// newspaper.h
- class Newspaper : public QObject
- {
- Q_OBJECT
- public:
- Newspaper(const QString & name) :
- m_name(name)
- {
- }
- void send() const
- {
- emit newPaper(m_name);
- signals:
- void newPaper(const QString &name) const;
- private:
- QString m_name;
- };
- ////////// reader.h
- #include <QObject>
- #include <QDebug>
- class Reader : public QObject
- {
- Q_OBJECT
- public:
- Reader() {}
- public slots:
- void receiveNewspaper(const QString & name) const
- qDebug() << "Receives Newspaper: " << name;
- }
- };
- ////////// main.cpp
- #include <QCoreApplication>
- #include "newspaper.h"
- #include "reader.h"
- int main(int argc, char *argv[])
- {
- QCoreApplication app(argc, argv);
- Newspaper newspaper("Newspaper A");
- Reader reader;
- QObject::connect(&newspaper, SIGNAL(newPaper(QString)),
- &reader, SLOT(receiveNewspaper(QString)));
- newspaper.send();
- }
注意下 Qt 4 与 Qt 5 的区别。
Newspaper
类没有什么区别。
Reader
类,receiveNewspaper()
函数放在了 public slots 块中。在 Qt 4 中,槽函数必须放在由 slots 修饰的代码块中,并且要使用访问控制符进行访问控制。其原则同其它函数一样:默认是 private 的,如果要在外部访问,就应该是 public slots;如果只需要在子类访问,就应该是 protected slots。
下面说明另外一点,我们提到了“槽函数是普通的成员函数,作为成员函数,会受到 public、private、protected 的影响”,public、private 这些修饰符是供编译器在编译期检查的,因此其影响在于编译期。对于 Qt4 的信号槽连接语法,其连接是在运行时完成的,因此即便是 private 的槽函数也是可以作为槽进行连接的。但是,如果你使用了 Qt5 的新语法,新语法提供了编译期检查(取函数指针),因此取 private 函数的指针是不能通过编译的。