用 VS Code 搞 Qt6：訊號、槽，以及QObject

2022 年 10 月 28 日
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Qt 裡面的訊號（Signal）和槽（Slot）雖然看著像事件，但它實際上是用來在兩個對象之間進行通訊的。既然是通訊，就會有發送者和接收者。

1、訊號是發送者，觸發時通過特有的關鍵字「emit」來發出訊號。

2、槽是訊號的接收者，它實則是一個方法（函數）成員，當收到訊號後會被調用。

為了讓C++類能夠使用訊號和槽機制，必須從 QObject 類派生。QObject 類是 Qt 對象的公共基類。它的第一個作用是讓 Qt 對象之形成一株「對象樹」。當某個 Qt 對象發生析構時，它的子級對象都會發生析構。比如，窗口中包含兩個按鈕，當窗口類析構時，裡面的兩個按鈕也會跟著發生析構。所以，在 Qt 的窗口應用程式裡面，一般不用手動去 delete 指針類型的對象。位於對象樹上的各個對象會自動清理。

QObject 類的另一個關鍵作用是實現訊號和槽的功能。

1、從 QObject 類派生的類，在類內部要使用 Q_OBJECT 宏。

2、跟在 signals 關鍵字後面的函數被視為訊號。這個關鍵字實際上是 Q_SIGNALS 宏，是 Qt 項目專用的，並不是 C++ 的標準關鍵字。

3、跟在 slots 或 public slots 後面的成員函數（方法）被認為是槽，當接收到訊號時會自動調用。

訊號和槽之間相互不認識，需要找個「媒婆」讓它們走到一起。因此，在發出訊號前要調用 QObject :: connect 方法在訊號與槽之間建立連接。

老周不喜歡說得太複雜，上面的介紹應該算比較簡潔了，接下來咱們來個示例，就好理解了。

這裡老周定義了兩個類：DemoObject 類裡面包含了一個 QStack<int> 對象，是個棧集合，這個應該都懂，後進先出。兩個公共方法，AddOne 用來向 Stack 對象壓入元素，TakeOne 方法從 Stack 對象中彈出一個元素。不過，彈出的元素不是經 TakeOne 方法返回，而是發出 GetItem 訊號，用這個訊號將彈出的元素髮送給接收者（槽在 TestRecver 類中）。第二個類是 TestRecver，對，上面 DemoObject 類發出的 GetItem 訊號可以在 TestRecver 類中接收，槽函數是 setItem。

#include <iostream>
#include <qobject.h>
#include <qstack.h>

class DemoObject : public QObject
{
    // 這個是宏
    Q_OBJECT

private:
    QStack<int> _inner;

public:
    void AddOne(int val)
    {
        _inner.push(val);
    }
    void TakeOne()
    {
        if(_inner.empty()){
            return;
        }
        int x = _inner.pop();
        // 發出訊號
        emit GetItem(x);
    }
    // 訊號
signals:
    void GetItem(int n);
};

class TestRecver : public QObject
{
    // 記得用這個宏
    Q_OBJECT

    // 槽
public slots:
    void setItem(int n)
    {
        std::cout << "取出項：" << n << std::endl;
    }
};

在 main 函數中，先創建 DemoObject 實例，用 AddOne 方法壓入三個元素。然後創建 TestRecver 實例，用 connect 方法建立訊號和槽的連接。

int main(int argc, char **argv)
{
    DemoObject a;
    a.AddOne(50);
    a.AddOne(74);
    a.AddOne(80);

    TestRecver r;
    // 訊號與槽連接
    QObject::connect(&a, &DemoObject::GetItem, &r, &TestRecver::setItem);

    // 下面這三行會發送GetItem訊號
    a.TakeOne();
    a.TakeOne();
    a.TakeOne();

    return 0;
}

下面是 CMakeLists.txt 文件：

cmake_minimum_required(VERSION 3.0.0)
project(myapp LANGUAGES CXX)
find_package(Qt6 REQUIRED COMPONENTS Core)
set(CMAKE_CXX_STANDARD 17)
set(CMAKE_CXX_STANDARD_REQUIRED ON)
set(CMAKE_AUTOMOC ON)

add_executable(myapp main.cpp)

target_link_libraries(myapp PRIVATE Qt6::Core)

注意，這裡一定要把 CMAKE_AUTOMOC 選項設置為 ON，1，或者 YES。因為我們用到了 Q_OBJECT 宏，它需要 MOC 生成一些特定C++程式碼和元數據。這個示例只用到 QtCore 模組的類，所以 find_package 和 target_link_libraries 中只要引入這個就行。

當你興奮異常地編譯和運行本程式時，會發生錯誤：

這個錯誤是因為 MOC 生成的程式碼最終要用回到我們的程式中的，但程式碼文件沒有包含這些程式碼。所以你看上面已經提示你了，解決方法是包含 main.moc。這個文件名和你定義 DemoObject 類的程式碼文件名相同。我剛剛的程式碼文件是 main.cpp，所以它生成的程式碼文件就是 main.moc。

不過，#include 指令一定要寫在 DemoObject 和 TestRecver 類的定義之後，這樣才能正確放入生成的程式碼。# include 放在文件頭部仍然會報錯的，此時，DemoObject 和 TestRecver 類還沒有定義，無法將 main.moc 中的源程式碼插入到 main.cpp 中（會找不到類）。

#include <iostream>
#include <qobject.h>
#include <qstack.h>

class DemoObject : public QObject
{
    // 這個是宏
    Q_OBJECT

    ……
};

class TestRecver : public QObject
{
    // 記得用這個宏
    Q_OBJECT

    ……
};

#include "main.moc"

int main(int argc, char **argv)
{
    ……

    return 0;
}

要是你覺得這樣麻煩，最省事的做法是把類的定義寫在頭文件中，實現程式碼寫在cpp文件中。MOC 默認會處理頭文件，所以不會報錯。

之後再編譯運行，就不會報錯了。

如果用的是 Windows 系統，cmd 默認編碼是 GBK，不是 UTF-8，VS Code 的程式碼默認是 UTF8 的，控制台可能會列印出來亂碼。這裡老周不建議改程式碼文件的編碼，因為說不定你還要把這程式碼放到 Linux 系統中編譯的。在 cmd 中用 CHCP 命令改一下控制台的編碼，再運行程式就行了。

chcp 65001

其實，訊號和槽的函數簽名可以不一致。下面我們再來做一例。這個例子咱們用到 QWidget 類的 windowTitleChanged 訊號。當窗口標題欄中的文本發生改變時會發出這個訊號。它的簽名如下：

  void windowTitleChanged(const QString &title);

這個訊號有一個 title 參數，表示修改的窗口標題文本（指新的標題）。而咱們這個例子中用於和它連接的槽函數是無參數的。

private slots:  // 這個是槽
    void onTitleChanged();

儘管簽名不一致，但可以用。

在這個例子中，只要滑鼠點一下窗口區域，就會修改窗口標題——顯示滑鼠指針在窗口中的坐標。窗口標題被修改，就會發出 windowTitleChanged 訊號，然後，onTitleChanged 也會被調用。

接下來是實現步驟：

1、準備 CMakeLists.txt 文件。

cmake_minimum_required(VERSION 3.0.0)
project(demo VERSION 0.1.0)
find_package(Qt6 REQUIRED COMPONENTS Core Gui Widgets)
set(CMAKE_CXX_STANDARD 17)
set(CMAKE_CXX_STANDARD_REQUIRED ON)
set(CMAKE_AUTOMOC ON)

file(GLOB SRC_LIST ./*.h ./*.cpp)
add_executable(demo WIN32 ${SRC_LIST})
target_link_libraries(demo PRIVATE Qt6::Core Qt6::Gui Qt6::Widgets)

這裡老周就偷懶一下。add_executable(demo ….) 是添加頭文件和源碼文件的。老周嫌麻煩，加一個文件又要改一次，於是就用 file 命令搜索項目根目錄下的所有頭文件和 C++ 程式碼文件。然後把這些搜到的文件添加到變數 SRC_LIST 中。在 add_executable 命令中引用 SRC_LIST 變數，就可以自動添加文件了。

2、定義一個自定義窗口類，從 QWidget 類派生。

/*    頭文件     */
#include <QWidget>
#include <QMessageBox>
#include <QMouseEvent>
#include <QString>
#include <QApplication>

class MyWindow : public QWidget
{
    Q_OBJECT

public:
    MyWindow(QWidget* parent = nullptr);

private slots:  // 這個是槽
    void onTitleChanged();

protected:
    void mousePressEvent(QMouseEvent *event) override;
};

/*     實現程式碼      */
#include "MyWindow.h"

/****************************************************************/
MyWindow::MyWindow(QWidget *parent)
    : QWidget::QWidget(parent)
{
    // 窗口大小
    resize(300, 275);
    connect(this, &MyWindow::windowTitleChanged, this, &MyWindow::onTitleChanged);
}

void MyWindow::onTitleChanged()
{
    QMessageBox::information(this, "Test", "看，窗口標題變了。", QMessageBox::Ok);
}

void MyWindow::mousePressEvent(QMouseEvent *event)
{
    auto pt = event->pos();
    QString s = QString("滑鼠指針位置：%1, %2")
                    .arg(pt.x())
                    .arg(pt.y());
    setWindowTitle(s);
    QWidget::mousePressEvent(event);
}
/*****************************************************************/

重寫了 mousePressEvent 方法，當滑鼠按鈕按下時觸發，先通過事件參數的 pos 函數得到滑鼠坐標，再用 setWindowTitle 方法修改窗口標題。隨即 windowTitleChanged 訊號發出，在槽函數 onTitleChanged 中只是用 QMessgeBox 類彈出了一個提示框。運行結果如下圖所示。

一個訊號可以連接多個槽，一個槽可以與多個訊號建立連接。這外交能力是真的強，來者不拒。下面咱們做一個 SaySomething 訊號連接三個槽的實驗。

#include <QObject>

class SomeObj : public QObject
{
    Q_OBJECT

public:
    SomeObj(QObject *parent = nullptr);
    void SpeakOut();    // 用這個方法發訊號

signals:
    void SaySomething();
};

class SlotsObj : public QObject
{
    Q_OBJECT

public slots:
    // 來幾個cao
    void slot1();
    void slot2();
    void slot3();
};

以上是頭文件。SomeObj 類負責發出訊號，SlotsObj 類負責接收訊號，它有三個 cao：slot1、slot2、slot3。

下面是 SomObj 類的實現程式碼。

SomeObj::SomeObj(QObject *parent)
    : QObject::QObject(parent)
{
    // 無事干
}

void SomeObj::SpeakOut()
{
    emit SaySomething();
}

emit 關鍵字（Qt 特有）發出 SaySomething 訊號。

下面是 SlotsObj 類的實現程式碼。

#include "app.h"
#include <iostream>
using namespace std;

void SlotsObj::slot1()
{
    cout << "第一個cao觸發了" << endl;
}
void SlotsObj::slot2()
{
    cout << "第二個cao觸發了" << endl;
}
void SlotsObj::slot3()
{
    cout << "第三個cao觸發了" << endl;
}

來，咱們試一試，分別實例化 SomeObj 和 SlotsObj 類，然後讓 SaySomething 訊號依次與 slot1、slot2、slot3 建立連接。這是典型的「一號戰三槽」。

int main(int argc, char** argv)
{
    // 分別實例化
    SomeObj sender;
    SlotsObj recver;
    // 建立連接
    QObject::connect(&sender, &SomeObj::SaySomething, &recver, &SlotsObj::slot1);
    QObject::connect(&sender, &SomeObj::SaySomething, &recver, &SlotsObj::slot2);
    QObject::connect(&sender, &SomeObj::SaySomething, &recver, &SlotsObj::slot3);

    // 發訊號
    sender.SpeakOut();
    return 0;
}

結果表明：訊號一旦發出，三個 slot 都調用了。如下圖：

好了，今天的故事就講到這兒了，欲知後事如何，且待下回分解。

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