signal&slot - Qt的交互响应机制

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Qt的信号和槽机制，不同于传统的callback机制，signal&slot机制，使得信号的触发与处理变得更加灵活且安全。

signal&slot - Qt的交互响应机制

1 原理

1.1 传统的callback机制

传统的callback是事件触发后，就去调用被触发对象的callback函数。

例如，一个Button被按下后，该Button的回调函数(callback function)就会被调用执行。

Matlab的GUI编程下通过编写callback函数，Java环境下通过设置事件监听函数。其实都是去重载原本默认为空的事件处理函数。

1.2 Qt的signal与slot机制

Qt采用 信号(signal) 与 槽(slot) 的机制来实现交互响应。

信号(signal) 与 槽(slot) 都是Qt中一个类的成员函数。

首先，信号需要和接收槽相连接。运行时，被触发的对象会释放(emit)信号，如果此信号有已连接的接收槽，那么该接收槽就会收到信号，以及其附带的参数，并进行事件处理。

2 connect

2.1 函数原型

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connect(sender, SIGNAL(signal), receiver, SLOT(slot));
  • sender 是信号发送对象的指针
  • signal 是信号发送对象的signal函数
    • 例如，PushButton：
      • 按下时，会释放pressed()的信号；
      • 抬起时，会释放released()的信号；
      • 单击时，会释放clicked()的信号；
      • ……
  • receiver 是接收槽对象的指针
  • slot 是接收槽对象的slot函数
    • 此函数用于处理接收到signal函数信号之后，需要执行的内容
  • 另外，SIGNAL 和 SLOT 都是Qt定义的宏函数，用于实现参数转换。

2.2 示例

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MainWindow::MainWindow(QWidget *parent) :
    QMainWindow(parent),
    ui(new Ui::MainWindow)
{
    ui->setupUi(this);

    connect(ui->listWidget_users, SIGNAL(itemClicked(QListWidgetItem*)), this, SLOT(onUserClicked(QListWidgetItem*)));
    
      ……

}

  • 此处，我在MainWindow的构造函数(construct func) 中，使用了connect函数来实现用户列表组件的点击信号与点击处理槽函数的连接。

    • 当用户列表组件(ListWidget) 中的一个项目被单击后，就是释放出 itemClicked(QListWidgetItem*) 信号，这个信号会导致相连接的接收槽函数 onUserClicked(QListWidgetItem*) 被调用。前者的参数QListWidgetItem*会被传递给后者。

  • MainWindow的ui对象在拷贝构造函数开始执行之前已经构造生成。（C++冒号语法，不再赘述）

  • 通过ui对象指针，可以获取当前的界面组件。

  • 接收槽函数——onUserClicked(QListWidgetItem*)在接受类中先声明，再实现。

    • 声明：

      • ```c++ class **** { ****

        public slots: void onUserClicked(QListWidgetItem*);

        } 

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        - 实现：

          - ```c++
            void MainWindow::onUserClicked(QListWidgetItem *item)
            {
                QString currentUser = item->text();

                ****
            }

2.3 进一步理解connect

  1. signal和slot之间的关系没有限制，可以一对多，多对一；

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    connect(sender, SIGNAL(signal), receiverA, SLOT(slotA));
    connect(sender, SIGNAL(signal), receiverB, SLOT(slotB));
    • 一对多
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    connect(senderA, SIGNAL(signalA), receiver, SLOT(slot));
    connect(senderB, SIGNAL(signalB), receiver, SLOT(slot));
    • 多对一

  2. signal和signal之间也可以互相连接，由一个signal的释放，触发后一个signal的释放。

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    connect(sender, SIGNAL(signal), receiverA, SLOT(slotA));
    connect(sender, SIGNAL(signal), receiverB, SLOT(slotB));
    • 一对多

  3. 连接关系可以动态连接，也可以动态断开

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    connect(sender, SIGNAL(signal), receiver, SLOT(slot));		// 动态连接
    disconnect(sender, SIGNAL(signal), receiver, SLOT(slot));	// 动态断开连接
    • 通过disconnect函数即可断开信号与槽的连接关系

3 进一步理解

3.1 自定义Qt类

尝试编写包含signal和slot的Qt类模型：

以下代码来源《Qt C++跨平台图形界面程序设计基础》 殷立峰 主编 清华大学出版社 245页。

（有改动）

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class Circle:Public QObject
{
  Q_OBJECT
public:
  Circle()
  {
    circleRadius=0;
  }
  int getRadius()
  {
    return circleRadius;
  }
public slots:
  void setRadius(int newRadius);
signals:
  void radiusChanged(int newRadius);
private:
  int circleRadius;
};

void Circle::setRadius(int newRadius)
{
  if(newRadius != circleRadius)
  {
    circleRadius = newRadius;
    emit radiusChanged(circleRadius);
  }
}
  • 自定义的Circle类继承自QObject；
  • 对外提供slots函数 setRadius，此函数用于设置圆形的新半径。
    • 例如，可以根据用户的操作，触发setRadius函数，判断是否有变化后，更新圆形半径。
    • 此函数特点在于，圆形半径更新后，它又释放出了一个信号——emit radiusChanged(circleRadius);。此信号函数也在Circle类中定义，是Circle类的信号函数。此信号函数携带着参数，会触发开发者编程时连接的槽函数，并将参数对应地传递给槽函数。实际编程中，槽函数例如：界面绘制刷新函数。这样就可以实现数据结构更新时的界面更新重绘。不需要盲目地轮询式查询数据结构，实时重绘显示。

3.2 总结

Qt的信号和槽机制，使得信号触发与信号处理的关系变得灵活且安全。

  • 安全：各个封装好的组件与组件之间可以定向联系，而不打破封装性，不需要互访数据结构。
  • 灵活：connect和disconnect可以动态执行，灵活地实现signal到slot，也即不同对象之间的函数到函数的动态连接和断开。