QT從入門到入土（三）——訊號和槽機制

摘要

訊號槽是 Qt 框架引以為豪的機制之一。所謂訊號槽，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選了一下，它就會發出一個訊號（signal）。這種發出是沒有目的的，類似廣播。如果有物件對這個訊號感興趣，它就會使用連線（connect）函式，意思是，將想要處理的訊號和自己的一個函數（稱為槽（slot））繫結來處理這個訊號。也就是說，當訊號發出時，被連線的槽函式會自動被回撥。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 的訊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，訊號和槽機制分析

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函式把二者關聯起來。

connect(發出訊號的物件，發出的訊號，接收訊號的物件，接收到訊號之後需要呼叫的函式（槽函式））

connect()函式最常用的一般形式：

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

訊號槽要求訊號和槽的引數一致，所謂一致，是引數型別一致。如果不一致，允許的情況是，槽函式的引數可以比訊號的少，即便如此，槽函式存在的那些引數的順序也必須和訊號的前面幾個一致起來。（可以忽略部分傳來的訊號引數），但是不能說訊號根本沒有這個資料，你就要在槽函式中使用（就是槽函式的引數比訊號的多，這是不允許的）

例項演示：（點選按鈕關閉視窗）

按照上面的步驟，先把這些功能抽離出來：

    //建立第一個按鈕

    QPushButton *btn=new QPushButton;

    //不能用btn->show();//show是以頂層方式彈出控制元件

    //讓btn在widget視窗顯示

    btn->setParent(this);//this指向當前物件的指標（即widget的地址）

    //顯示文字

    btn->setText("關閉視窗");

    //用訊號和槽去實現點選按鈕關閉視窗

    connect(btn,&QPushButton::clicked,this,&QWidget::close);

二，自定義訊號槽

使用 connect()可以讓我們連線系統提供的訊號和槽。但是，Qt 的訊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訊號和槽。

下面我們看看使用 Qt 的訊號槽，實現阿拉丁的故事：

首先需要構建兩個類：阿拉丁類（自定義訊號）和神燈類（槽函式），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（自定義訊號觸發訊號），神燈（槽函式響應訊號）出現燈神實現願望。

1️⃣定義自定義訊號

自定義訊號：只需要宣告在Aladdin.h下的signels裡面，不需要實現。（返回值是void可以有引數，可以過載）

2️⃣定義槽函式

槽函式：需要先宣告在magiclamp.h（標頭檔案）下的public裡面，再去magiclamp.app（原始檔）下去實現函式。（返回值void，可以有引數，可以過載）

3️⃣用connect連線訊號和槽

在定義完訊號和槽以後，先在widget.h（視窗類的標頭檔案）中宣告物件，還需要宣告觸發函式（天黑了）。

再在widget.app（原始檔）中建立物件，並實現觸發函式，然後用connect將訊號和槽連線

最後呼叫觸發函式，即可實現。

實現結果：

三，自定義訊號和槽發生過載如何解決？

上面我們已經說過了，自定義的訊號和槽可以帶引數，可以過載，但是過載（或者帶引數）後如何去用connect關聯呢？

接著上面的阿拉丁神燈故事：（如果我們給自定義的訊號和槽帶上引數，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）

程式碼實現：

自定義訊號（只需要宣告，不用去實現)：

//Aladdin.h

signals:

    void chafe(QString wishes);//宣告自定義訊號（帶引數）

    void chafe();//不帶引數

槽函式（即要宣告也要實現）:

//magicLamp.h

public:

    explicit magicLamp(QObject *parent = nullptr);

   void Godappears(QString wishes);//建立槽函式（帶引數）

   void Godappears();//建立不帶引數的槽函式

//magicLamp.cpp

//實現槽函式（無參）

void magicLamp::Godappears()

{

  qDebug() <<"Djinn appears, realize the wish! !";

}

//實現槽函式（有參）

void magicLamp::Godappears(QString wishes)

{

    qDebug()<<"Djinn appears,here you are:"<<wishes;

}

由於槽函式進行了函式過載，因此在用connect進行關聯的時候需要先用指標函式獲取帶參的函式地址。

//Widget.cpp (部分)

   //用函式指標獲取帶參函式地址

    void (Aladdin::*AladdinSign)(QString)=&Aladdin::chafe;

    void (magicLamp::*magicLampSign)(QString)=&magicLamp::Godappears;

注意：在宣告一個成員函式的函式地址的時候，需要把成員的函式的作用域放在指標的前面。

Widget.cpp的完整程式碼：

#include "widget.h"

#include "ui_widget.h"

#include<QPushButton>//按鈕控制元件的標頭檔案

Widget::Widget(QWidget *parent)

    : QWidget(parent)

    , ui(new Ui::Widget)

{

    ui->setupUi(this);

   //建立阿拉丁類的物件（直接指定父類為widget）

    this->ald=new Aladdin(this);

   //建立神燈類的物件

    this->mlp=new magicLamp(this);

    //用函式指標獲取帶參函式地址

    void (Aladdin::*AladdinSign)(QString)=&Aladdin::chafe;

    void (magicLamp::*magicLampSign)(QString)=&magicLamp::Godappears;

    //連線訊號和槽magicLampSign

    connect(ald,AladdinSign,mlp,magicLampSign);

    //呼叫觸發函式

    dark();

}

Widget::~Widget()

{

    delete ui;

}

void Widget::dark()

{

    //觸發摩擦函式

    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()）。

即修改槽函式：

void magicLamp::Godappears(QString wishes)

{

    qDebug()<<"Djinn appears,here you are:"<<wishes.toUtf8().data();

}

四，訊號連線訊號

上面的程式碼都是自動觸發，即執行程式就自動許願。那我可不可以再用按鈕去控制觸發訊號（以訊號連線訊號）。

前面一篇已經說明了如何建立按鈕，這裡不過多解釋。QT從入門到入土（二）——物件模型（物件樹）和視窗座標體系 - 唯有自己強大 - 部落格園 (cnblogs.com)

程式碼實現：

#include "widget.h"

#include "ui_widget.h"

#include<QPushButton>//按鈕控制元件的標頭檔案

Widget::Widget(QWidget *parent)

    : QWidget(parent)

    , ui(new Ui::Widget)

{

    ui->setupUi(this);

   //建立阿拉丁類的物件（直接指定父類為widget）

    this->ald=new Aladdin(this);

   //建立神燈類的物件

    this->mlp=new magicLamp(this);

    //用函式指標獲取無參函式地址

    void (Aladdin::*AladdinSign)(void)=&Aladdin::chafe;

    void (magicLamp::*magicLampSign)(void)=&magicLamp::Godappears;

    //建立觸發訊號的按鈕

     QPushButton *btn=new QPushButton("許願",this);

     //重置視窗大小(resize是widget下的方法）

     this->resize(400,400);

     //按鈕訊號連線無參訊號

     connect(btn,&QPushButton::clicked,ald,AladdinSign);

     //連線訊號和槽magicLampSign

     connect(ald,AladdinSign,mlp,magicLampSign);

}

注：如果需要斷開訊號呼叫disconnect即可。

disconnect(ald,AladdinSign,mlp,magicLampSign);

總結：

訊號可以連線訊號
一個訊號可以連線多個槽（點選按鈕，觸發訊號並關閉視窗）
多個訊號可以連線同一個槽（比如多個按鈕都可以關閉視窗）
自定義槽函式可以寫成：
1. 類的任意成員函式
2. 靜態函式
3. 全域性函式
4. lambda表示式

歸根究底：連線的原則就是訊號和槽的引數必須一一對應！！

五，lambad表示式

C++11 中的 Lambda 表示式用於定義並建立匿名的函式物件，以簡化程式設計工作。首先看一下 Lambda表示式的基本構成：

[函式物件引數](操作符過載函式引數)mutable或exception->返回值

{

函式體

}

1️⃣函式物件引數

[ ]，標識一個 Lambda 的開始，這部分必須存在，不能省略。函式物件引數是傳遞給編譯器自動生成的函式物件類的建構函式的。函式物件引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區域性變數（包括 Lambda 所在類的 this）。函式物件引數有以下形式：（常用的就是= & this a）

空。沒有使用任何函式物件引數。
=。函式體內可以使用 Lambda 所在作用範圍內所有可見的區域性變數（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區域性變數）。
&。函式體內可以使用 Lambda 所在作用範圍內所有可見的區域性變數（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區域性變數）。
this。函式體內可以使用 Lambda 所在類中的成員變數。
a。將 a 按值進行傳遞。按值進行傳遞時，函式體內不能修改傳遞進來的 a 的拷貝，因為預設情況下函式是 const 的。要修改傳遞進來的 a 的拷貝，可以新增 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，其他引數都按值進行傳遞。
&, a, b。除 a 和 b 按值進行傳遞外，其他引數都按引用進行傳遞。

如何用lambda表示式去修改按鈕的名稱：

//函式物件引數: =

[=](){

         btn->setText("aaaa");

     }();

//函式物件引數:a

     [btn](){

          btn->setText("aaaa");

   //由於函式物件引數為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表示式的宣告，加上( )才是對它的呼叫。（由於btn在建立的時候lambad作用範圍內是不可見的，因此需要用=讓lambad表示式認識btn這個區域性變數）

2️⃣操作符過載函式引數

標識過載的()操作符的引數，沒有引數時，這部分可以省略。引數可以通過按值（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 宣告，這部分可以省略。按值傳遞函式物件引數時，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錯誤丟擲標示符

exception 宣告，這部分也可以省略。exception 宣告用於指定函式丟擲的異常，如丟擲整數型別的異常，可以使用 throw(int）

5️⃣函式返回值

-> 返回值型別，標識函式返回值的型別，當返回值為 void，或者函式體中只有一處 return 的地方（此時編譯器可以自動推斷出返回值型別）時，這部分可以省略。

如：int一個ret去接收lanbda表示式返回的結果（注意：要用->標識返回值的型別）

    int ret=[]()->int{return 1000;}();

    qDebug()<<"ret=:"<<ret;

6️⃣函式體

{ }，標識函式的實現，這部分不能省略，但函式體可以為空

槽函式也可以使用 Lambda 表示式的方式進行處理：

   //建立兩個按鈕

 QPushButton *myBtn=new QPushButton(this);

 QPushButton *myBtn1=new QPushButton(this);

 //移動第二個按鈕

 myBtn1->move(100,100);

 int m =10;

 //用槽函式（lambda表示式）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函式來說：

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

當函式物件引數為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表示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寫槽函式可以在lambda表示式的函式體內寫多個函式。（如上面m=100+10;和qDebug()<<m;)
lambda常用表示式：

[=](){}

QT從入門到入土（三）——訊號和槽機制