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槽函数的问题

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  信号和槽作为QT的核心机制在QT编程中有着广泛的应用,本文介绍了信号和槽的一些基本概念、元对象工具及在实际使用过程中应注意的一些问题。

  信号和槽机制是QT的核心机制,要精通QT编程就必须对信号和槽有所了解。信号和槽是一种高级接口,应用于对象之间的通信,他是QT的核心特性,也是QT差别于其他工具包的重要地方。信号和槽是QT自行定义的一种通信机制,他独立于标准的C/C++语言,因此要正确的处理信号和槽,必须借助一个称为moc(Meta Object Compiler)的QT工具,该工具是个C++预处理程式,他为高层次的事件处理自动生成所需要的附加代码。

  在我们所熟知的非常多GUI工具包中,窗口小部件(widget)都有一个回调函数用于响应他们能触发的每个动作,这个回调函数通常是个指向某个函数的指针。不过,在 QT中信号和槽取代了这些凌乱的函数指针,使得我们编写这些通信程式更为简洁明了。信号和槽能携带任意数量和任意类型的参数,他们是类型完全安全的,不会像回调函数那样产生core dumps。

  所有从QObject或其子类(例如Qwidget)派生的类都能够包含信号和槽。当对象改动其状态时,信号就由该对象发射(emit)出去,这就是对象所要做的全部事情,他不知道另一端是谁在接收这个信号。这就是真正的信息封装,他确保对象被当作一个真正的软件组件来使用。槽用于接收信号,但他们是普通的对象成员函数。一个槽并不知道是否有所有信号和自己相连接。而且,对象并不了解具体的通信机制。

  你能将非常多信号和单个的槽进行连接,也能将单个的信号和非常多的槽进行连接,甚至于将一个信号和另外一个信号相连接也是可能的,这时无论第一个信号什么时候发射系统都将即时发射第二个信号。总之,信号和槽构造了一个强大的部件编程机制。

  当某个信号对其客户或所有者发生的内部状态发生改动,信号被一个对象发射。只有定义过这个信号的类及其派生类能够发射这个信号。当一个信号被发射时,和其相关联的槽将被即时执行,就象一个正常的函数调用相同。信号-槽机制完全独立于所有GUI事件循环。只有当所有的槽返回以后发射函数(emit)才返回。如果存在多个槽和某个信号相关联,那么,当这个信号被发射时,这些槽将会一个接一个地执行,不过他们执行的顺序将会是随机的、不确定的,我们不能人为地指定哪个先执行、哪个后执行。

  信号的声明是在头文件中进行的,QT的signals关键字指出进入了信号声明区,随后即可声明自己的信号。例如,下面定义了三个信号:

  在上面的定义中,signals是QT的关键字,而非C/C++的。接下来的一行void mySignal() 定义了信号mySignal,这个信号没有携带参数;接下来的一行void mySignal(int x)定义了重名信号mySignal,不过他携带一个整形参数,这有点类似于C++中的虚函数。从形式上讲信号的声明和普通的C++函数是相同的,不过信号却没有函数体定义,另外,信号的返回类型都是void,不要指望能从信号返回什么有用信息。

  槽是普通的C++成员函数,能被正常调用,他们唯一的特别性就是非常多信号能和其相关联。当和其关联的信号被发射时,这个槽就会被调用。槽能有参数,但槽的参数不能有缺省值。

  既然槽是普通的成员函数,因此和其他的函数相同,他们也有存取权限。槽的存取权限决定了谁能够和其相关联。同普通的C++成员函数相同,槽函数也分为三种类型,即public slots、private slots和protected slots。

  public slots:在这个区内声明的槽意味着所有对象都可将信号和之相连接。这对于组件编程非常有用,你能创建彼此互不了解的对象,将他们的信号和槽进行连接以便信息能够正确的传递。

  protected slots:在这个区内声明的槽意味着当前类及其子类能将信号和之相连接。这适用于那些槽,他们是类实现的一部分,不过其界面接口却面向外部。

  private slots:在这个区内声明的槽意味着只有类自己能将信号和之相连接。这适用于联系非常紧密的类。

  通过调用QObject对象的connect函数来将某个对象的信号和另外一个对象的槽函数相关联,这样当发射者发射信号时,接收者的槽函数将被调用。该函数的定义如下:

  这个函数的作用就是将发射者sender对象中的信号signal和接收者receiver中的member槽函数联系起来。当指定信号signal时必须使用QT的宏SIGNAL(),当指定槽函数时必须使用宏SLOT()。如果发射者和接收者属于同一个对象的话,那么在connect调用中接收者参数能省略。

  例如,下面定义了两个对象:标签对象label和滚动条对象scroll,并将valueChanged()信号和标签对象的setNum()相关联,另外信号还携带了一个整形参数,这样标签总是显示滚动条所处位置的值。

  在上面的构造函数中,MyWidget创建了一个私有的按钮aButton,按钮的单击事件产生的信号clicked()和另外一个信号aSignal() 进行了关联。这样一来,当信号clicked()被发射时,信号aSignal()也接着被发射。当然,你也能直接将单击事件和某个私有的槽函数相关联,然后在槽中发射aSignal()信号,这样的话似乎有点多余。

  当信号和槽没有必要继续保持关联时,我们能使用disconnect函数来断开连接。其定义如下:

  断开和某个对象相关联的所有对象。这似乎有点不可理解,事实上,当我们在某个对象中定义了一个或多个信号,这些信号和另外若干个对象中的槽相关联,如果我们要切断这些关联的话,就能利用这个方法,非常之简洁。

  在disconnect函数中0能用作一个通配符,分别表示所有信号、所有接收对象、接收对象中的所有槽函数。不过发射者sender不能为0,其他三个参数的值能等于0。

  元对象编译器moc(meta object compiler)对C++文件中的类声明进行分析并产生用于初始化元对象的C++代码,元对象包含全部信号和槽的名字及指向这些函数的指针。

  moc 读C++源文件,如果发现有Q_OBJECT宏声明的类,他就会生成另外一个C++源文件,这个新生成的文件中包含有该类的元对象代码。例如,假设我们有一个头文件mysignal.h,在这个文件中包含有信号或槽的声明,那么在编译之前 moc 工具就会根据该文件自动生成一个名为mysignal.moc.h的C++源文件并将其提交给编译器;类似地,对应于mysignal.cpp文件moc 工具将自动生成一个名为mysignal.moc.cpp文件提交给编译器。

  元对象代码是signal/slot机制所必须的。用moc产生的C++源文件必须和类实现一起进行编译和连接,或用#include语句将其包含到类的源文件中。moc并不扩展#include或#define宏定义,他只是简单的跳过所遇见的所有预处理指令。

  这里给出了一个简单的样例程式,程式中定义了三个信号、三个槽函数,然后将信号和槽进行了关联,每个槽函数只是简单的弹出一个对话框窗口。读者能用kdevelop生成一个简单的QT应用程式,然后将下面的代码添加到相应的程式中去。

  信号和槽函数的声明一般位于头文件中,同时在类声明的开始位置必须加上Q_OBJECT语句,这条语句是不可缺少的,他将告诉编译器在编译之前必须先应用 moc工具进行扩展。关键字signals指出随后开始信号的声明,这里signals用的是复数形式而非单数,siganls没有public、 private、protected等属性,这点不同于slots。另外,signals、slots关键字是QT自己定义的,不是C++中的关键字。

  信号的声明类似于函数的声明而非变量的声明,左边要有类型,右边要有括号,如果要向槽中传递参数的话,在括号中指定每个形式参数的类型,当然,形式参数的个数能多于一个。

  槽的声明和普通函数的声明相同,能携带零或多个形式参数。既然信号的声明类似于普通C++函数的声明,那么,信号也可采用C++中虚函数的形式进行声明,即同名但参数不同。例如,第一次定义的void mySignal()没有带参数,而第二次定义的却带有参数,从这里我们能看到QT的信号机制是非常灵活的。

  信号和槽之间的联系必须事先用connect函数进行指定。如果要断开二者之间的联系,能使用函数disconnect。

  信号和槽机制是比较灵活的,但有些局限性我们必须了解,这样在实际的使用过程中做到有的放矢,避免产生一些错误。下面就介绍一下这方面的情况。

  1.信号和槽的效率是非常高的,不过同真正的回调函数比较起来,由于增加了灵活性,因此在速度上还是有所损失,当然这种损失相对来说是比较小的,通过在一台 i586-133的机器上测试是10微秒(运行Linux),可见这种机制所提供的简洁性、灵活性还是值得的。但如果我们要追求高效率的话,比如在实时系统中就要尽可能的少用这种机制。

  2.信号和槽机制和普通函数的调用相同,如果使用不当的话,在程式执行时也有可能产生死循环。因此,在定义槽函数时一定要注意避免间接形成无限循环,即在槽中再次发射所接收到的同样信号。例如,在前面给出的例子中如果在mySlot()槽函数中加上语句emit mySignal()即可形成死循环。

  3.如果一个信号和多个槽相联系的话,那么,当这个信号被发射时,和之相关的槽被激活的顺序将是随机的。

  既然moc工具不扩展#define,因此,在signals和slots中携带参数的宏就不能正确地工作,如果不带参数是能的。例如,下面的例子中将带有参数的宏SIGNEDNESS(a)作为信号的参数是不合语法的:

  的确,将一个构造函数放在signals或slots区内有点不可理解,无论怎么,不能将他们放在private slots、protected slots或public slots区内。下面的用法是不合语法需求的:

  既然signal-slot绑定是发生在运行时刻,那么,从概念上讲使用缺省参数是困难的。下面的用法是不合理的:

  如果将信号、槽声明为模板类参数的话,即使moc工具不报告错误,也不可能得到预期的结果。例如,下面的例子中当信号发射时,槽函数不会被正确调用:

  例如,下面的例子中,在class B中声明槽b()是不合语法的,在信号区内声明槽b()也是不合语法的。

  10.友元声明不能位于信号或槽声明区内。相反,他们应该在普通C++的private、protected或public区内进行声明。下面的例子是不合语法规范的:

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