嵌入式Qt中信号与槽机制的研究

金 繁,崔培雷

（北方工业大学 北京 100144）

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，它是Qt的核心特性，也是Qt区别于其它工具包的重要地方。信号和槽是Qt自行定义的一种通信机制，它独立于标准的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，该工具是一个C++预处理程序，它为高层次的事件处理自动生成所需要的附加代码。在Qt中信号和槽取代了函数指针，使得我们编写这些通信程序更为简洁明了。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。当对象改变其状态时，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，它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，它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，但它们是普通的对象成员函数。一个槽并不知道是否有任何信号与自己相连接。而且，对象并不了解具体的通信机制。你可以将很多信号与单个的槽进行连接，也可以将单个的信号与很多的槽进行连接，甚至于将一个信号与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立刻发射第二个信号，信号与槽构造了一个强大的部件编程机制。

1 信号

当某个信号对其客户或所有者发生的内部状态发生改变，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，与其相关联的槽将被立刻执行，就象一个正常的函数调用一样。信号-槽机制完全独立于任何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3个信号：

signals:

void mySignal();

void mySignal(int x);

void mySignalParam(int x,int y);

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，但是它携带一个整形参数，这有点类似于C++中的虚函数。从形式上讲信号的声明与普通的C++函数是一样的，但是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。信号由moc自动产生，它们不应该在.cpp文件中实现。

2 槽

槽是普通的C++成员函数，可以被正常调用，它们唯一的特殊性就是很多信号可以与其相关联。当与其关联的信号被发射时，这个槽就会被调用。槽可以有参数，但槽的参数不能有缺省值。因为槽是普通的成员函数，所以与其它的函数一样，它们也有存取权限。槽的存取权限决定了谁能够与其相关联。同普通的C++成员函数一样，槽函数也分为3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任何对象都可将信号与之相连接。这对于组件编程非常有用，你可以创建彼此互不了解的对象，将它们的信号与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可以将信号与之相连接。这适用于那些槽，它们是类实现的一部分，但是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可以将信号与之相连接。这适用于联系非常紧密的类。

槽也能够声明为虚函数，这也是非常有用的。槽的声明也是在头文件中进行的。例如，下面声明了3个槽：

public slots:void mySlot();

void mySlot(int x);

void mySignalParam(int x,int y);

3 信号与槽的关联

信号与槽连接的简单模型如下图。

图1 信号与槽连接的简单模型Fig.1 A simple model of the signal and slot connections

通过调用QObject对象的connect函数来将某个对象的信号与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：bool QObject::connect(const QObject*sender,const char*signal,const QObject*receiver,const char*member)[static]。 这个函数的作用就是将发射者sender对象中的信号signal与接收者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()。如果发射者与接收者属于同一个对象的话，那么在connect调用中接收者参数可以省略。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()信号与标签对象的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。

一个信号可以和多个槽相连：

connect(slider,SIGNAL(valueChanged(int)),spinBox,SLOT(setValue(int)));

connect(slider,SIGNAL(valueChanged(int)),this,SLOT(updateStatusBarIndicator(int)));

注意，如果是这种情况，这些槽会一个接一个的被调用，但是它们的调用顺序是不确定的。

多个信号可以连接到一个槽：

connect(lcd,SIGNAL(overflow()),this,SLOT(handleMathError()));connect(calculator,SIGNAL (divisionByZero ()),this,SLOT(handleMathError()));

只要任意一个信号发出，这个槽就会被调用。

一个信号可以连接到另外的一个信号：

connect(lineEdit,SIGNAL(textChanged(const QString&)),this,SIGNAL(updateRecord(const QString&)));

这是说，当第一个信号发出时，第二个信号被发出。除此之外，这种信号-信号的形式和信号-槽的形式没有什么区别。

槽可以被取消链接：

disconnect(lcd,SIGNAL(overflow()),this,SLOT(handleMath-Error()));

这种情况并不经常出现，因为当一个对象delete之后，Qt自动取消所有连接到这个对象上面的槽。为了正确的连接信号槽，信号和槽的参数个数、类型以及出现的顺序都必须相同，例如：

connect(ftp,SIGNAL(rawCommandReply(int,const QString&)),this,SLOT(processReply(int,const QString&)));

这里有一种例外情况，如果信号的参数多于槽的参数，那么这个参数之后的那些参数都会被忽略掉，例如：

connect(ftp,SIGNAL(rawCommandReply(int,const QString&)),this,SLOT(checkErrorCode(int)));

这里，const QString&这个参数就会被槽忽略掉。

如果信号槽的参数不相容，或者是信号或槽有一个不存在，或者在信号槽的连接中出现了参数名字，在Debug模式下编译的时候，Qt都会很智能的给出警告。在这之前，我们仅仅在widgets中使用到了信号槽，但是，注意到connect()函数其实是在QObject中实现的，并不局限于GUI，因此，只要我们继承QObject类，就可以使用信号槽机制：

class Employee:public QObject

{ Q_OBJECT

public:

Employee(){mySalary=0;}

int salary()const{return mySalary;}

public slots:

void setSalary(int newSalary);

signals:

void salaryChanged(int newSalary);

private:

int mySalary;

};

在使用时，给出下面的代码：

void Employee::setSalary(int newSalary)

{ if(newSalary!=mySalary){

mySalary=newSalary;

emit salaryChanged(mySalary);

}

}

有3种情况必须使用disconnect()函数：断开与某个对象相关联的任何对象。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者多个信号，这些信号与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，就可以利用这个方法，非常之简洁。disconnect(myObject,0,0,0)或者myObject－＞disconnect()断开与某个特定信号的任何关联。disconnect(myObject,SIGNAL(mySignal()),0,0)，断开两个对象之间的关联。在disconnect函数中0可以用作一个通配符，分别表示任何信号、任何接收对象、接收对象中的任何槽函数。但是发射者sender不能为0，其他3个参数的值可以等于0。

4 结论

通过对Qt中信号与槽机制的研究，可以总结出几点结论：信号和槽不能有缺省参数值,不能携带模板类参数；嵌套的类不能位于信号和槽区域内，也不能有信号或者槽；构造函数不能用在signals和slots声明区域内,不能作为信号或槽的参数；友元声明不能位于信号和槽的声明区域内；如果一个信号与多个槽相联系的话，那么当这个信号被发射时，与之相关的槽被激活的顺序将是随机的，且顺序不能指定；宏定义不能用在signal和slot的参数中。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，如果不带参数是可以的；信号与槽机制与普通函数的调用一样，如果使用不当的话，在程序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；信号与槽的效率是非常高的，但是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。但如果要追求高效率的话，比如在实时系统中就要避免采用信号与槽的机制。

[1]唐新华.Qt的信号与槽机制介绍 ［EB/OL］(2001－06－01).http：//www.ibm.com/developerworks/cn/linux/guitoolkit/qt signal－slot.

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