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Qt信号和槽机制详解

信号和槽是 Qt 特有的消息传输机制,它能将相互独立的控件关联起来。

举个简单的例子,按钮和窗口本是两个独立的控件,点击按钮并不会对窗口造成任何影响。通过信号和槽机制,我们可以将按钮和窗口关联起来,实现“点击按钮会使窗口关闭”的效果。

信号和槽

在 Qt 中,用户和控件的每次交互过程称为一个事件,比如“用户点击按钮”是一个事件,“用户关闭窗口”也是一个事件。每个事件都会发出一个信号,例如用户点击按钮会发出“按钮被点击”的信号,用户关闭窗口会发出“窗口被关闭”的信号。

Qt 中的所有控件都具有接收信号的能力,一个控件还可以接收多个不同的信号。对于接收到的每个信号,控件都会做出相应的响应动作。例如,按钮所在的窗口接收到“按钮被点击”的信号后,会做出“关闭自己”的响应动作;再比如输入框自己接收到“输入框被点击”的信号后,会做出“显示闪烁的光标,等待用户输入数据”的响应动作。在 Qt 中,对信号做出的响应动作就称为槽。

 


图 1 信号和槽

信号和槽机制底层是通过函数间的相互调用实现的。每个信号都可以用函数来表示,称为信号函数;每个槽也可以用函数表示,称为槽函数。例如,“按钮被按下”这个信号可以用 clicked() 函数表示,“窗口关闭”这个槽可以用 close() 函数表示,信号和槽机制实现“点击按钮会关闭窗口”的功能,其实就是 clicked() 函数调用 close() 函数的效果。

信号函数和槽函数通常位于某个类中,和普通的成员函数相比,它们的特别之处在于:

为了提高程序员的开发效率,Qt 的各个控件类都提供了一些常用的信号函数和槽函数。例如 QPushButton 类提供了 4 个信号函数和 5 个 public slots 属性的槽函数,可以满足大部分场景的需要。

实际开发中,可以使用 Qt 提供的信号函数和槽函数,也可以根据需要自定义信号函数和槽函数,我们会在《Qt自定义信号和槽函数》一节做详细介绍。

Qt Creator 提供了很强大的 Qt GUI 开发手册,很容易就能查到某个控件类中包含哪些信号函数和槽函数。举个例子,查看 QPushButton 类中信号函数和槽函数的过程是:
1) 在程序中引入<QPushButton>头文件,双击选中“QPushButton”并按 "Fn+F1" 快捷键,就会弹出 QPushButton 类的使用手册,如下图所示。


图 2 QPushButton类的使用说明

2) 在 Contents 部分可以看到,QPushButton 类只提供了一些Public Slots属性的槽函数,没有提供信号函数。对于 QPushButton 类按钮,除了可以使用自己类提供的槽函数,还可以使用从父类继承过来的信号函数和槽函数。由图 2 可知,QPushButton 的父类是 QAbstractButton,点击 QAbstractButton 就可以直接跳转到此类的使用手册,如下图所示:


图 3 QPushButton父类使用说明

QAbstractButton 类中既有 Signals 信号函数,也有 Public Slots 槽函数,这里不再一一列举,感兴趣的读者可以自行查看。

注意,并非所有的控件之间都能通过信号和槽关联起来,信号和槽机制只适用于满足以下条件的控件:
将某个信号函数和某个槽函数关联起来,需要借助 QObject 类提供的 connect() 函数。

connect()函数实现信号和槽

connect() 是 QObject 类中的一个静态成员函数,专门用来关联指定的信号函数和槽函数。

关联某个信号函数和槽函数,需要搞清楚以下 4 个问题:

仍以实现“按下按钮后窗口关闭”为例,先创建一个窗口和一个按钮,如下所示:
QWidget widget;
//定义一个按钮,它位于 widget 窗口中
QPushButton But("按钮控件",&widget);
信号发送者是 But 按钮对象,要发送的信号是“按钮被点击”,可以用 QPushButton 类提供的 clicked() 信号函数表示;信号的接收者是 widget 主窗口对象,“窗口关闭”作为信号对应的槽,可以用 QWidget 类提供的 close() 函数表示。

在 Qt5 版本之前,connect() 函数最常用的语法格式是:

QObject::connect(const QObject *sender, const char *signal, const QObject *receiver, const char *method, Qt::ConnectionType type = Qt::AutoConnection)

各个参数的含义分别是:
用 connect() 函数将 But 按钮的 clicked() 信号函数和 widget 窗口的 close() 槽函数关联起来,实现代码如下:
connect(&But, SIGNAL(clicked()), &widget, SLOT(close()));
如此就实现了“按下按钮会关闭窗口”的功能。

Qt5 版本中,connect() 函数引入了新的用法,常用的语法格式是:

QObject::connect(const QObject *sender, PointerToMemberFunction signal, const QObject *receiver, PointerToMemberFunction method, Qt::ConnectionType type = Qt::AutoConnection)

和旧版本相比,新版的 connect() 函数改进了指定信号函数和槽函数的方式,不再使用  SIGNAL() 和 SLOT() 宏。

例如,用新版 connect() 函数关联 But 按钮的 clicked() 信号函数和 widget 窗口的 close() 槽函数,实现代码为:
connect(&But, &QPushButton::clicked, &widget, &QWidget::close);
可以看到,新版 connect() 函数指定信号函数和槽函数的语法格式是&+函数所在类+函数名

一个 connect() 函数只能关联一个信号函数和一个槽函数,程序中可以包含多个 connect() 函数,能实现以下几种效果:

此外,connect() 函数的 method 参数还可以指定一个信号函数,也就是说,信号之间也可以相互关联,这样当信号发出时,会随之发出另一个信号。

实例演示信号和槽机制

创建一个不含 ui 文件的 Qt Widgets Application 项目,只保留 main.cpp 源文件,删除 mainwindow.h 和 mainwindow.cpp 文件。在 main.cpp 文件中编写如下代码:
#include <QApplication>
#include <QWidget>
#include <QPushButton>

int main(int argc, char *argv[])
{
    QApplication a(argc, argv);
    //添加窗口
    QWidget widget;
    //定义一个按钮,它位于 widget 窗口中
    QPushButton But("按钮控件",&widget);
    //设置按钮的位置和尺寸
    But.setGeometry(10,10,100,50);
    //信号与槽,实现当用户点击按钮时,widget 窗口关闭
    QObject::connect(&But,&QPushButton::clicked,&widget,&QWidget::close);
    //让 widget 窗口显示
    widget.show();
    return a.exec();
}
运行结果为:

如上图所示,由于使用了 conect() 函数将 But 的 clicked() 信号函数和 widget 的 close() 槽函数关联起来,所以生成了“点击按钮后主窗口关闭”的效果。

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