QT從入門到入土（三）——信號和槽機制

2021 年 7 月 17 日
筆記
Qt, Qt筆記

摘要

信號槽是 Qt 框架引以為豪的機制之一。所謂信號槽，實際就是觀察者模式。當某個事件發生之後，比如，按鈕檢測到自己被點擊了一下，它就會發出一個信號（signal）。這種發出是沒有目的的，類似廣播。如果有對象對這個信號感興趣，它就會使用連接（connect）函數，意思是，將想要處理的信號和自己的一個函數（稱為槽（slot））綁定來處理這個信號。也就是說，當信號發出時，被連接的槽函數會自動被回調。這就類似觀察者模式：當發生了感興趣的事件，某一個操作就會被自動觸發。（這裡提一句，Qt 的信號槽使用了額外的處理來實現，並不是 GoF 經典的觀察者模式的實現方式。）

一，信號和槽機制分析

介於書上的解釋過於繁雜，我選擇用一個阿拉丁神燈的故事來引入這個概念，首先把這個故事抽離出來：

但是我們可以發現：人摩擦燈和神燈出燈神本是不太相關的兩件事情（比如：人摩擦的不一定是神燈，神燈出燈神不一定是因為摩擦），因此我們可以用connect函數把二者關聯起來。

connect(發出信號的對象，發出的信號，接收信號的對象，接收到信號之後需要調用的函數（槽函數））

connect()函數最常用的一般形式：

connect(sender, signal(信號）, receiver, slot（槽）);

信號槽要求信號和槽的參數一致，所謂一致，是參數類型一致。如果不一致，允許的情況是，槽函數的參數可以比信號的少，即便如此，槽函數存在的那些參數的順序也必須和信號的前面幾個一致起來。（可以忽略部分傳來的信號參數），但是不能說信號根本沒有這個數據，你就要在槽函數中使用（就是槽函數的參數比信號的多，這是不允許的）

💜💜實例演示：（點擊按鈕關閉窗口）

按照上面的步驟，先把這些功能抽離出來：

    //創建第一個按鈕
    QPushButton *btn=new QPushButton;
    //不能用btn->show();//show是以頂層方式彈出控件
    //讓btn在widget窗口顯示
    btn->setParent(this);//this指向當前對象的指針（即widget的地址）
    //顯示文本
    btn->setText("關閉窗口");

    //用信號和槽去實現點擊按鈕關閉窗口
    connect(btn,&QPushButton::clicked,this,&QWidget::close);

二，自定義信號槽

使用 connect()可以讓我們連接系統提供的信號和槽。但是，Qt 的信號槽機制並不僅僅是使用系統提供的那部分，還會允許我們自己設計自己的信號和槽。

下面我們看看使用 Qt 的信號槽，實現阿拉丁的故事：

首先需要構建兩個類：阿拉丁類（自定義信號）和神燈類（槽函數），這兩個類應該都是繼承自QObject類的。

然後構建場景：天黑後，阿拉丁會摩擦神燈（自定義信號觸發信號），神燈（槽函數響應信號）出現燈神實現願望。

1️⃣定義自定義信號

自定義信號：只需要聲明在Aladdin.h下的signels裏面，不需要實現。（返回值是void可以有參數，可以重載）

2️⃣定義槽函數

槽函數：需要先聲明在magiclamp.h（頭文件）下的public裏面，再去magiclamp.app（源文件）下去實現函數。（返回值void，可以有參數，可以重載）

3️⃣用connect連接信號和槽

在定義完信號和槽以後，先在widget.h（窗口類的頭文件）中聲明對象，還需要聲明觸發函數（天黑了）。

再在widget.app（源文件）中創建對象，並實現觸發函數，然後用connect將信號和槽連接

最後調用觸發函數，即可實現。

實現結果：

三，自定義信號和槽發生重載如何解決？

上面我們已經說過了，自定義的信號和槽可以帶參數，可以重載，但是重載（或者帶參數）後如何去用connect關聯呢？

接着上面的阿拉丁神燈故事：（如果我們給自定義的信號和槽帶上參數，即摩擦時候許願要一個手機，神燈出現就會給阿拉丁一個手機）

💜💜代碼實現：

自定義信號（只需要聲明，不用去實現)：

//Aladdin.h

signals:
    void chafe(QString wishes);//聲明自定義信號（帶參數）
    void chafe();//不帶參數

槽函數（即要聲明也要實現）:

//magicLamp.h

public:
    explicit magicLamp(QObject *parent = nullptr);
   void Godappears(QString wishes);//創建槽函數（帶參數）
   void Godappears();//創建不帶參數的槽函數

//magicLamp.cpp

//實現槽函數（無參）
void magicLamp::Godappears()
{
  qDebug() <<"Djinn appears, realize the wish! !";
}
//實現槽函數（有參）
void magicLamp::Godappears(QString wishes)
{
    qDebug()<<"Djinn appears,here you are:"<<wishes;
}

由於槽函數進行了函數重載，因此在用connect進行關聯的時候需要先用指針函數獲取帶參的函數地址。

//Widget.cpp (部分)

   //用函數指針獲取帶參函數地址
    void (Aladdin::*AladdinSign)(QString)=&Aladdin::chafe; 
    void (magicLamp::*magicLampSign)(QString)=&magicLamp::Godappears;

注意：在聲明一個成員函數的函數地址的時候，需要把成員的函數的作用域放在指針的前面。

Widget.cpp的完整代碼：

#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"
#include<QPushButton>//按鈕控件的頭文件

Widget::Widget(QWidget *parent)
    : QWidget(parent)
    , ui(new Ui::Widget)
{
    ui->setupUi(this);
   //創建阿拉丁類的對象（直接指定父類為widget）
    this->ald=new Aladdin(this);
   //創建神燈類的對象
    this->mlp=new magicLamp(this);
    //用函數指針獲取帶參函數地址
    void (Aladdin::*AladdinSign)(QString)=&Aladdin::chafe;
    void (magicLamp::*magicLampSign)(QString)=&magicLamp::Godappears;
    //連接信號和槽magicLampSign
    connect(ald,AladdinSign,mlp,magicLampSign);
    //調用觸發函數
    dark();
}

Widget::~Widget()
{
    delete ui;
}

void Widget::dark()
{
    //觸發摩擦函數
    emit ald->chafe("iphone 12");
}

實現效果：

如果要把QString轉為char*（即消除” “) ：先轉成QByteArray（.toUtf8()）再轉char*（.data()）。

即修改槽函數：

void magicLamp::Godappears(QString wishes)
{
    qDebug()<<"Djinn appears,here you are:"<<wishes.toUtf8().data();
}

四，信號連接信號

上面的代碼都是自動觸發，即運行程序就自動許願。那我可不可以再用按鈕去控制觸發信號（以信號連接信號）。

前面一篇已經說明了如何創建按鈕，這裡不過多解釋。QT從入門到入土（二）——對象模型（對象樹）和窗口坐標體系 – 唯有自己強大 – 博客園 (cnblogs.com)

代碼實現：

#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"
#include<QPushButton>//按鈕控件的頭文件

Widget::Widget(QWidget *parent)
    : QWidget(parent)
    , ui(new Ui::Widget)
{
    ui->setupUi(this);
   //創建阿拉丁類的對象（直接指定父類為widget）
    this->ald=new Aladdin(this);
   //創建神燈類的對象
    this->mlp=new magicLamp(this);
    //用函數指針獲取無參函數地址
    void (Aladdin::*AladdinSign)(void)=&Aladdin::chafe;
    void (magicLamp::*magicLampSign)(void)=&magicLamp::Godappears;

    //創建觸發信號的按鈕
     QPushButton *btn=new QPushButton("許願",this);
     //重置窗口大小(resize是widget下的方法）
     this->resize(400,400);
     //按鈕信號連接無參信號
     connect(btn,&QPushButton::clicked,ald,AladdinSign);
     //連接信號和槽magicLampSign
     connect(ald,AladdinSign,mlp,magicLampSign);


}

註：如果需要斷開信號調用disconnect即可。

disconnect(ald,AladdinSign,mlp,magicLampSign);

總結：

信號可以連接信號
一個信號可以連接多個槽（點擊按鈕，觸發信號並關閉窗口）
多個信號可以連接同一個槽（比如多個按鈕都可以關閉窗口）
自定義槽函數可以寫成：
1. 類的任意成員函數
2. 靜態函數
3. 全局函數
4. lambda表達式

歸根究底：連接的原則就是信號和槽的參數必須一一對應！！

五，lambad表達式

C++11 中的 Lambda 表達式用於定義並創建匿名的函數對象，以簡化編程工作。首先看一下 Lambda表達式的基本構成：

[函數對象參數](操作符重載函數參數)mutable或exception->返回值
{
函數體
}

1️⃣函數對象參數

[ ]，標識一個 Lambda 的開始，這部分必須存在，不能省略。函數對象參數是傳遞給編譯器自動生成的函數對象類的構造函數的。函數對象參數只能使用那些到定義 Lambda 為止時 Lambda 所在作用範圍內可見的局部變量（包括 Lambda 所在類的 this）。函數對象參數有以下形式：（常用的就是= & this a）

空。沒有使用任何函數對象參數。
=。函數體內可以使用 Lambda 所在作用範圍內所有可見的局部變量（包括 Lambda 所在類的 this），並且是值傳遞方式（相當於編譯器自動為我們按值傳遞了所有局部變量）。
&。函數體內可以使用 Lambda 所在作用範圍內所有可見的局部變量（包括 Lambda 所在類的 this），並且是引用傳遞方式（相當於編譯器自動為我們按引用傳遞了所有局部變量）。
this。函數體內可以使用 Lambda 所在類中的成員變量。
a。將 a 按值進行傳遞。按值進行傳遞時，函數體內不能修改傳遞進來的 a 的拷貝，因為默認情況下函數是 const 的。要修改傳遞進來的 a 的拷貝，可以添加 mutable 修飾符。
&a。將 a 按引用進行傳遞。
a, &b。將 a 按值進行傳遞，b 按引用進行傳遞。
=，&a, &b。除 a 和 b 按引用進行傳遞外，其他參數都按值進行傳遞。
&, a, b。除 a 和 b 按值進行傳遞外，其他參數都按引用進行傳遞。

如何用lambda表達式去修改按鈕的名稱：

//函數對象參數: =
[=](){
         btn->setText("aaaa");
     }();

//函數對象參數:a
     [btn](){
          btn->setText("aaaa");
   //由於函數對象參數為btn，因此只能對btn操作，引入btn1會報錯
          //btn1->setText("bbbb");
      }();

注意：不加( )只是對lambad表達式的聲明，加上( )才是對它的調用。（由於btn在創建的時候lambad作用範圍內是不可見的，因此需要用=讓lambad表達式認識btn這個局部變量）

2️⃣操作符重載函數參數

標識重載的()操作符的參數，沒有參數時，這部分可以省略。參數可以通過按值（如：(a,b)）和按引用（如：(&a,&b)）兩種方式進行傳遞

3️⃣可修改標示符

mutable 聲明，這部分可以省略。按值傳遞函數對象參數時，加上 mutable 修飾符後，可以修改按值傳遞進來的拷貝（注意是能修改拷貝，而不是值本身）

4️⃣錯誤拋出標示符

exception 聲明，這部分也可以省略。exception 聲明用於指定函數拋出的異常，如拋出整數類型的異常，可以使用 throw(int）

5️⃣函數返回值

-> 返回值類型，標識函數返回值的類型，當返回值為 void，或者函數體中只有一處 return 的地方（此時編譯器可以自動推斷出返回值類型）時，這部分可以省略。

如：int一個ret去接收lanbda表達式返回的結果（注意：要用->標識返回值的類型）

    int ret=[]()->int{return 1000;}();
    qDebug()<<"ret=:"<<ret;

6️⃣函數體

{ }，標識函數的實現，這部分不能省略，但函數體可以為空

💛💛💛槽函數也可以使用 Lambda 表達式的方式進行處理：

   //創建兩個按鈕
 QPushButton *myBtn=new QPushButton(this);
 QPushButton *myBtn1=new QPushButton(this);
 //移動第二個按鈕
 myBtn1->move(100,100);
 int m =10;
 //用槽函數（lambda表達式）改變m的copy值
 connect(myBtn,&QPushButton::clicked,this,[m]()mutable{m=100+10;qDebug()<<m;});
 connect(myBtn1,&QPushButton::clicked,this,[=]() {qDebug()<<m;});
 qDebug()<<m;

}

對於第一個connect函數來說：

connect(myBtn,&QPushButton::clicked,this,[m]()mutable{m=100+10;qDebug()<<m;});

當函數對象參數為m時候，若要修改該值傳遞進來的拷貝，需要加上mutable 關鍵字。（注意只能修改拷貝，而不是值本身）

一般來說lambda表達式中很少去加關鍵字的，除非你有什麼特殊需求。

總的來說：

用lambda寫槽函數可以在lambda表達式的函數體內寫多個函數。（如上面m=100+10;和qDebug()<<m;)
lambda常用表達式：

[=](){}

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