第44篇 进阶（四）信号和槽

导语

在前面的内容中已经多次用到过信号和槽了，这一节我们将详细讲解信号和槽的机制和使用方式。大家可以在帮助中查看Signals& Slots关键字。

环境：Windows Xp + Qt 4.8.5+QtCreator2.8.0

目录

• 一、信号和槽机制
• 二、信号和槽的自动关联
• 三、信号和槽的高级应用

正文

一、信号和槽机制

信号和槽用于两个对象之间的通信，信号和槽机制是Qt的核心特征，也是Qt不同于其他开发框架的最突出的特征。在GUI编程中，当改变了一个部件时，总希望其他部件也能了解到该变化。更一般来说，我们希望任何对象都可以和其他对象进行通信。例如，如果用户点击了关闭按钮，我们希望可以执行窗口的close()函数来关闭窗口。为了实现对象间的通信，一些工具包中使用了回调（callback）机制，而在Qt中，使用了信号和槽来进行对象间的通信。当一个特殊的事情发生时便可以发射一个信号，比如按钮被单击；而槽就是一个函数，它在信号发射后被调用，来响应这个信号。在Qt的部件类中已经定义了一些信号和槽，但是更多的做法是子类化这个部件，然后添加自己的信号和槽来实现想要的功能。

在前面使用过的信号和槽的关联，都是一个信号对应一个槽。其实，一个信号可以关联到多个槽上，多个信号也可以关联到同一个槽上，甚至，一个信号还可以关联到另一个信号上，如下图所示。如果存在多个槽与某个信号相关联，那么，当这个信号被发射时，这些槽将会一个接一个地执行，但是它们执行的顺序是随机的，无法指定它们的执行顺序。

下面通过一个简单的例子来进一步讲解信号和槽的相关知识。这个例子实现的效果是：在主界面中创建一个对话框，在这个对话框中可以输入数值，当按下确定按钮时关闭对话框并且将输入的数值通过信号发射出去，而在主界面中接收该信号并且显示数值。

新建Qt Gui应用，项目名称为mySignalSlot，基类选择QWidget，然后类名保持Widget不变。项目建立完成后，向项目中添加新文件，模板选择Qt分类中的“Qt设计师界面类”，界面模板选择Dialog without Buttons，类名为MyDialog。完成后首先在mydialog.h文件中添加代码来声明一个信号：

signals:
    void dlgReturn(int);                  // 自定义的信号

声明一个信号要使用signals关键字，在signals前面不能使用public、private和protected等限定符，因为只有定义该信号的类及其子类才可以发射该信号。而且信号只用声明，不需要也不能对它进行定义实现。还要注意，信号没有返回值，只能是void类型的。因为只有QObject类及其子类派生的类才能使用信号和槽机制，这里的MyDialog类继承自QDialog类，QDialog类又继承自QWidget类，QWidget类是QObject类的子类，所以这里可以使用信号和槽。不过，使用信号和槽，还必须在类声明的最开始处添加Q_OBJECT宏，在这个程序中，类的声明是自动生成的，已经添加了这个宏。

在mydialog.ui对应的界面中添加一个Spin Box部件和一个Push Button部件，将pushButton的显示文本改为“确定”。然后转到pushButton的单击信号clicked()槽，更改如下：

void MyDialog::on_pushButton_clicked()   // 确定按钮
{
   int value = ui->spinBox->value();    // 获取输入的数值
   emit dlgReturn(value);               // 发射信号
   close();                             // 关闭对话框
}

当单击确定按钮时，便获取spinBox部件中的数值，然后使用自定义的信号将其作为参数发射出去。发射一个信号要使用emit关键字，例如程序中发射了dlgReturn()信号。

然后到widget.h文件中添加自定义槽的声明：

private slots:
    void showValue(int value);

声明一个槽需要使用slots关键字。一个槽可以是private、public或者protected类型的，槽也可以被声明为虚函数，这与普通的成员函数是一样的，也可以像调用一个普通函数一样来调用槽。槽的最大特点就是可以和信号关联。

下面打开widget.ui文件，向界面上拖入一个Label部件，然后更改其文本为“获取的值是：”。然后进入widget.cpp文件中添加头文件#include "mydialog.h"，再在构造函数中添加代码：

MyDialog *dlg = new MyDialog(this);
// 将对话框中的自定义信号与主界面中的自定义槽进行关联
connect(dlg,SIGNAL(dlgReturn(int)),this,SLOT(showValue(int)));
dlg->show();

这里创建了一个MyDialog，并且使用Widget作为父部件。然后将MyDialog类的dlgReturn()信号与Widget类的showValue()槽进行关联。信号和槽进行关联，使用的是QObject类的connect()函数，这个函数的原型如下：

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

它的第一个参数为发送信号的对象，例如这里的dlg；第二个参数是要发送的信号，这里是SIGNAL(dlgReturn(int))；第三个参数是接收信号的对象，这里是this，表明是本部件，即Widget，当这个参数为this时，也可以将这个参数省略掉，因为connect()函数还有另外一个重载形式，该参数默认为this；第四个参数是要执行的槽，这里是SLOT(showValue(int))。对于信号和槽，必须使用SIGNAL()和SLOT()宏，它们可以将其参数转化为const char*类型。connect()函数的返回值为bool类型，当关联成功时返回true。还要注意，在调用这个函数时信号和槽的参数只能有类型，不能有变量，例如写成SLOT(showValue(int value))是不对的。对于信号和槽的参数问题，基本原则是信号中的参数类型要和槽中的参数类型相对应，而且信号中的参数可以多于槽中的参数，但是不能反过来，如果信号中有多余的参数，那么它们将被忽略。下面介绍一下connect()函数的最后一个参数，它表明了关联的方式，其默认值是Qt::AutoConnection，这里还有其他几个选择，在编程中一般使用默认值，例如这里，在MyDialog类中使用emit发射了信号之后，就会执行槽，只有等槽执行完了以后，才会执行emit语句后面的代码。大家也可以将这个参数改为Qt::QueuedConnection，这样在执行完emit语句后便会立即执行其后面的代码，而不管槽是否已经执行。当不再使用这个关联时，还可以使用disconnect()函数来断开关联。

下面是自定义槽的实现，在这里只是简单的将参数传递来的数值显示在了标签上。因为这里使用了中文，所以大家记着在main.cpp文件中添加相关代码。

void Widget::showValue(int value)         // 自定义槽
{
   ui->label->setText(tr("获取的值是：%1").arg(value));
}

现在大家可以运行一下程序查看效果。如下图所示。

这个程序中自定义了信号和槽，可以看到它们的使用是很简单的，只需要对它们进行关联，然后在适当的时候发射信号就行。下面列举一下使用信号和槽应该注意的几点：

需要继承自QObject或其子类；

在类声明的最开始处添加Q_OBJECT宏；

槽中的参数的类型要和信号的参数的类型相对应，且不能比信号的参数多；

信号只用声明，没有定义，且返回值为void类型。

二、信号和槽的自动关联

信号和槽还有一种自动关联方式，例如前面程序中在设计模式直接生成的按钮的单击信号的槽，就是使用的这种方式：on_pushButton_clicked()，它由“on”、部件的objectName和信号三部分组成，中间用下划线隔开。这样组织的名称的槽就可以直接和信号关联，而不用再使用connect()函数。不过使用这种方式还要进行其他设置，而前面之所以可以直接使用，是因为程序中默认已经进行了设置。下面来看一个简单的例子。

新建Qt Gui应用，项目名称为mySignalSlot2，基类选择QWidget，然后类名保持Widget不变。完成后先在widget.h文件中进行函数声明：

private slots:
    void on_myButton_clicked();

这里自定义了一个槽，它使用自动关联。然后在widget.cpp文件中添加头文件#include <QPushButton>，再将构造函数的内容更改如下：

Widget::Widget(QWidget *parent) :
   QWidget(parent),
   ui(new Ui::Widget)
{
   QPushButton *button = new QPushButton(this); // 创建按钮
   button->setObjectName("myButton");           // 指定按钮的对象名
   ui->setupUi(this);                      //要在定义了部件以后再调用这个函数
}

因为在setupUi()函数中调用了connectSlotsByName()函数，所以要使用自动关联的部件的定义都要放在setupUi()函数之前，而且还必须使用setObjectName()函数指定它们的objectName，只有这样才能正常使用自动关联。下面是槽的定义：

void Widget::on_myButton_clicked()          // 使用自动关联
{
   close();
}

这里进行了关闭部件的操作。对于槽的函数名，中间要使用前面指定的objectName，这里是myButton。现在运行一下程序，单击按钮，发现可以正常关闭窗口。

可以看到，如果要使用信号和槽的自动关联，就必须在connectSlotsByName()函数之前进行部件的定义，而且还要指定部件的objectName。鉴于这些约束，虽然自动关联形式上很简单，但是实际编写代码时却很少使用。而且，在定义一个部件时，很希望明确的使用connect()函数来对其进行信号和槽的关联，这样当别人看到这个部件定义时，就可以知道和它相关的信号和槽的关联了。而使用自动关联，却没有这么明了。

三、信号和槽的高级应用

有时我们希望获得信号发送者的信息，在Qt中提供了QObject::sender()函数来返回发送该信号的对象的指针。但是如果有多个信号关联到了同一个槽上，而在该槽中需要对每一个信号进行不同的处理，使用上面的方法就很麻烦了。对于这种情况，便可以使用QSignalMapper类。QSignalMapper可以被叫做信号映射器，它可以实现对多个相同部件的相同信号进行映射，为其添加字符串或者数值参数，然后再发射出去。对于这个类的使用，大家可以参考《Qt及Qt Quick开发实战精解》的1.3.3小节，那里有这个类的实际应用。还有就是Qt的演示程序中的Tools分类下的Input Panel示例程序中也使用了这个类，大家也可以参考一下这个程序。在这里便不再详细讲述这个类的使用了。

在本节的最后，来看一下信号和槽机制的特色和优越性：

• 信号和槽机制是类型安全的，相关联的信号和槽的参数必须匹配；
• 信号和槽是松耦合的，信号发送者不知道也不需要知道接受者的信息；
• 信号和槽可以使用任意类型的任意数量的参数。

结语

虽然信号和槽机制提供了高度的灵活性，但就其性能而言，还是慢于回调机制的。当然，这点性能差异通常在一个应用程序中是很难体现出来的。

涉及到的代码:

• mySignalSlot.rar
• mySignalSlot2.rar