title: 玩转Qt(8)-掌握信号槽使用细节 photos: /images/Qt4/signals-slot.png tags:
之前的文章《认清信号槽的本质》、《窥探信号槽的实现细节》讨论了一些原理，
这次我们来讨论一些信号-槽的使用细节。
要使用信号-槽功能，先决条件是继承QObject类，并在类声明中增加Q_OBJECT宏。
之后在"signals:" 字段之后声明一些函数，这些函数就是信号。
在"public slots:" 之后声明的函数，就是槽函数。
例如下面的代码:
//Tom.h
#pragma once
#include <QObject>
#include <QDebug>
class Tom : public QObject
{
Q_OBJECT
public:
Tom(QObject *parent = nullptr) : QObject(parent)
{
}
void miaow()
{
qDebug() << u8"喵!" ;
emit miao();
}
signals:
void miao();
};
//Jerry.h
#pragma once
#include <QObject>
#include <QDebug>
class Jerry : public QObject
{
Q_OBJECT
public:
Jerry(QObject *parent = nullptr) : QObject(parent)
{
}
public slots:
void runAway()
{
qDebug() << u8"那只猫又来了，快溜！" ;
}
};
使用比较简单，先说一下使用。
信号 就是普通的类成员函数，信号只要声明(declare)，不需要实现(implement)，实现由moc(元对象编译器)自动生成。
信号的触发，可以用emit，也可以直接调用函数。
例如:
//实例化一个tom对象
Tom tom;
//通过emit发射信号
emit tom.miao();
//直接调用信号。效果和emit一样。
tom.miao();
Qt源码的qobejctdefs.h头文件中，可以看到emit宏其实是空的。
//qobejctdefs.h
#ifndef QT_NO_EMIT
# define emit
#endif
槽函数和普通的成员函数一样。。。
信号-槽特殊的地方，是moc(元对象编译器)为其生成了一份"元信息",可以通过QMetaObject::invokeMethod的方式调用
例如:
//实例化一个tom对象
Tom tom;
//通过invok方式调用信号
QMetaObject::invokeMethod(&tom, "miao");
//实例化一个jerry对象
Jerry jerry;
//通过invok方式调用槽
QMetaObject::invokeMethod(&jerry, "runAway");
一般在知道如何声明qobject的场景，没必要多此一举用invoke。
在一些需要"运行期反射"的情况下(头文件都没有,只知道有这么个对象,和函数的名字)，invoke十分有用。
invokeMethod还可以带参数、可以获取返回值，这不是本文的重点，这里就不展开了，详细的可以参考Qt帮助文档和元对象系统。
信号可以带参数，参数的类型，必须是元对象系统能够识别的类型, 即元类型。（元对象系统后面再细说）
Qt已经将大部分常用的基础类型，都注册进了元对象系统，可以在QMetaType类中看到。
通常写的继承于QObject的子类，本身已经附带了元信息，可以直接在信号-槽中使用。
不是继承于QObject的结构体、类等自定义类型，可以通过Q_DECLARE_METATYPE宏 和 qRegisterMetaType函数进行注册，之后就可以在信号-槽中使用。
例如：
struct MyStruct
{
int i;
...
};
Q_DECLARE_METATYPE(MyStruct)
或者带命名空间的：
namespace MyNamespace
{
...
}
Q_DECLARE_METATYPE(MyNamespace::MyStruct)
这里说明一下细节，Q_DECLARE_METATYPE宏声明过后，只是生成了元信息，可以被QVariant识别，还不能
用于队列方式的信号、槽，需要用qRegisterMetaType进行注册。而qRegisterMetaType要求"全定义"，也就是
提供类的"复制构造函数"和"赋值操作符"。
前面那种简单类型，C++编译器默认提供浅拷贝的"复制构造函数"和"赋值操作符"实现，可以直接用。
struct MyStruct
{
int i;
};
而复杂一些的类，就要提供"全定义"。
(顺带一提，信号的参数可以是任意注册过的对象，而C++11的lambda、std::bind也是对象，只要注册过，也是可以通过信号参数发送出去的。)
信号与槽，通过connect函数进行连接，之后就可以用信号去触发槽函数了。
连接的一般格式是Connectin = connect(obj1, signal1, obj2, slot1, connectType);
connect函数重载实现了多种不同的参数写法，以Qt5.12为例，大致分为三类:
元方法式、函数指针式、functor式
元方法式是最常用的写法，函数声明如下：
//connect(1) 字符串式信号槽
static QMetaObject::Connection connect(const QObject *sender, const char *signal,
const QObject *receiver, const char *member, Qt::ConnectionType = Qt::AutoConnection);
//connect(2) QMetaMethod式信号槽
static QMetaObject::Connection connect(const QObject *sender, const QMetaMethod &signal,
const QObject *receiver, const QMetaMethod &method,
Qt::ConnectionType type = Qt::AutoConnection);
//connect(3) 对(1)的重载, 非static去掉receiver
inline QMetaObject::Connection connect(const QObject *sender, const char *signal,
const char *member, Qt::ConnectionType type = Qt::AutoConnection) const;
Qt应用程序中用到最多的是connect(1)的写法，例如:
Tom tom;
Jerry jerry;
connect(&tom, SIGNAL(miao()), &jerry, SLOT(runAway()))
其中SIGNAL、SLOT两个宏, 作用是将函数转换成字符串。
connect(1)的实现是靠字符串去查找元方法，以实现连接。
connect(2) 则是把信号槽的字符串换成了元方法QMetaMethod, 一般不会直接用这种写法。
connect(3)是对connect(1)的重载，非静态成员函数，本身有this指针，所以省略了receiver参数。
函数指针式写法，声明如下：
//connect(4) 连接信号到qobject的成员函数
template <typename Func1, typename Func2>
static inline QMetaObject::Connection connect(const typename QtPrivate::FunctionPointer<Func1>::Object *sender, Func1 signal,
const typename QtPrivate::FunctionPointer<Func2>::Object *receiver, Func2 slot,
Qt::ConnectionType type = Qt::AutoConnection);
//connect(5) 连接信号到非成员函数。
template <typename Func1, typename Func2>
static inline typename std::enable_if<int(QtPrivate::FunctionPointer<Func2>::ArgumentCount) >= 0, QMetaObject::Connection>::type
connect(const typename QtPrivate::FunctionPointer<Func1>::Object *sender, Func1 signal, Func2 slot);
//connect(6) 连接信号到非成员函数。比(5)多一个context,可以设置连接类型
template <typename Func1, typename Func2>
static inline typename std::enable_if<int(QtPrivate::FunctionPointer<Func2>::ArgumentCount) >= 0 &&
!QtPrivate::FunctionPointer<Func2>::IsPointerToMemberFunction, QMetaObject::Connection>::type
connect(const typename QtPrivate::FunctionPointer<Func1>::Object *sender, Func1 signal, const QObject *context, Func2 slot,
Qt::ConnectionType type = Qt::AutoConnection);
connect(4)用的也比较多，用法如下:
Tom tom;
Jerry jerry;
connect(&tom, &Tom::miao, &jerry, &Jerry::runAway);
信号-槽换成了C++的 取成员函数指针 的形式。
connect(4)本身的实现，比connect(1)快一些，因为省去了字符串查找的过程。
而连接建立后，从信号触发到槽函数的执行，两种写法是没有区别的。
在一些需要"运行期反射"的情况下(头文件都没有,只知道有这么个对象,和函数的名字),只能用connect(1)。
connect(5)可以连接信号到任意非成员函数指针上。除了槽函数，普通的函数也可以连接。这种连接不支持设置连接类型，可以看作是单纯的函数调用。
connect(6)是对connect(5)的重载,增加了一个context对象代替reveicer对象的作用。这种连接是可以设置连接类型的。
信号-槽函数有重载的情况下，写函数指针式connect会报错，就需要类型转换。
比如：QLocalSocket有一个成员函数error,也有一个信号error,直接写connect会报错的。
Qt为我们提供了QOverload这个模板类，以解决这个问题。
//连接重载过的函数，使用QOverload做leixing 转换
connect(socket, QOverload<QLocalSocket::LocalSocketError>::of(&QLocalSocket::error), this, &XXX::onError);
编译器支持C++14，还可以用qOverload模板函数
//连接重载过的函数，使用QOverload做leixing 转换
connect(socket, qOverload<QLocalSocket::LocalSocketError>(&QLocalSocket::error), this, &XXX::onError);
还有像QNetworkReply::error、QProcess::finished等等，都有重载，用的时候要转换处理一下。
问: 什么是functor？functor有什么用?
答: 在C++11之前, Qt通过自己的实现来推导函数指针及其参数，即QtPrivate::FunctionPointer, 用来处理信号-槽的连接。
C++11带来了lambda, 以及std::bind和std::function, std::function本身可以存储lambda、std::bind以及FunctionPointer。
这时候Qt已有的connect(4)、connect(5)、connect(6)是可以支持FunctionPointer的,而新出现的lambda以及std::bind是不支持的，
QtPrivate::FunctionPointer推导不出这些类型。所以Qt把这些不支持的新类型(主要是lambda和std::bind)称为functor(文档和源码都这么命名)，
并增加了connect(7)和connect(8)以支持functor。
functor式写法，声明如下：
//connect(7) 连接信号到任意functor
template <typename Func1, typename Func2>
static inline typename std::enable_if<QtPrivate::FunctionPointer<Func2>::ArgumentCount == -1, QMetaObject::Connection>::type
connect(const typename QtPrivate::FunctionPointer<Func1>::Object *sender, Func1 signal, Func2 slot);
//connect(8) 连接信号到任意functor。比(7)多一个context,可以设置连接类型
template <typename Func1, typename Func2>
static inline typename std::enable_if<QtPrivate::FunctionPointer<Func2>::ArgumentCount == -1, QMetaObject::Connection>::type
connect(const typename QtPrivate::FunctionPointer<Func1>::Object *sender, Func1 signal, const QObject *context, Func2 slot,
Qt::ConnectionType type = Qt::AutoConnection);
connect(7)可以连接信号到任意lambda、std::bind上。
connect(8)是对(7)的重载，增加了一个context对象代替reveicer对象的作用。这种连接是可以设置连接类型的。
connectType为连接类型，默认为AutoConnection，即Qt自动处理，大部分情况下也不用管。个别情况，需要手动指定。
可选的连接类型有 自动 AutoConnection 直连 DirectConnection 队列 QueuedConnection 唯一连接 UniqueConnection
自动处理的逻辑是，如果发送信号的线程和receiver在同一个线程，就是DirectConnection(直接函数调用),不是同一个线程，则转换为QueuedConnection。
//引用自《Qt原理-窥探信号槽的实现细节》
如果信号-槽连接方式为QueuedConnection，不论是否在同一个线程，按队列处理。
如果信号-槽连接方式为Auto，且不在同一个线程，也按队列处理。
如果信号-槽连接方式为阻塞队列BlockingQueuedConnection，按阻塞处理。
(注意同一个线程就不要按阻塞队列调用了。因为同一个线程，同时只能做一件事，
本身就是阻塞的，直接调用就好了，如果走阻塞队列，则多了加锁的过程。如果槽中又发了
同样的信号，就会出现死锁：加锁之后还未解锁，又来申请加锁。)
队列处理，就是把槽函数的调用，转化成了QMetaCallEvent事件，通过QCoreApplication::postEvent
放进了事件循环, 等到下一次事件分发，相应的线程才会去调用槽函数。
下面举例一些需要手动指定连接类型的场景：
例1-跨多个线程：
A线程中写connect，让B线程中的信号连到C线程的槽中，希望C的槽在C中执行。
这种情况要明确指定QueuedConnection，不写的话按照Auto处理，C中的槽会在A中执行。
例2-跨线程DirectConnection
(这种用法在Qml的渲染引擎SceneGraph中比较常见)。
A线程为内部代码，不能修改，一些特定的节点会有信号发出。
B线程为用户代码，有一些功能函数，希望在A线程中去执行。
这种情况，将A的信号连接到B的函数，连接方式指定为DirectConnection，就可以把B的函数插入到A线程发信号的地方了。
效果类似于子类重载父类的函数。
connect的返回值为QMetaObject::Connection,代表一个连接。大部分情况下，不用管返回值。
Connection可以用来验证链接是否有效，可以用来断开连接。
一般用disconnect函数就可以断开连接；而signal-functor的这种形式的连接，没有object的存在，只能用Connection断开。