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Qt信号-槽原理剖析--（2）自己实现信号槽

IP云
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12/02
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时间乃是最大的革新家——培根

先了解一下相关宏：

qt 为c++ 增加的相关宏： signals, slots,emit

在qt的预编译过程中，这些宏会被替换。

1 ）#define signals public

Qt4中为 protected. Qt5为支持connect函数指针写法, 定义为 public.

2 ）#define slots

slots被替换成空! 其作用仅仅是给qt的用户进行提示。

3 ）#define SLOT(a) "1"#a

#define SIGNAL(a) "2"#a

连接信号槽使用的宏 (Qt4 的写法, 在函数名前添加数字, 用于标识[2]信号, [1]槽函数, [0]普通方法。)

4 ）#define emit

emit被替换成空, 其作用仅仅是给qt的用户进行提示。

每个继承了 QObject, 并使用了 Q_OBJECT 的 类, 被moc 预编译后, 会生成 moc_xxx.cpp 文件，(xxx为类的名字) 。在该文件中有该类的内省表， 内省表记录了索引值 与各函数-信号-槽函数之间的对应关系(每个函数、信号、槽都有一个索引)。 在Qt中都是使用索引值来作为参数传递函数的。

每个类中的每个信号, 都维护了一个 ConnectionList, 用于存储连接到其上的目标函数。

在 connect 时, 需要提供 sender, signal func, receiver, call func. (当然还有连接方式, 不过和此处要讲的流程关系不大). connect 函数将 receiver 和 call func 打包成一个 Connection 节点, 并存储在 sender 的 singnal func 对应的 ConnectionList 中.

在 emit signal 时, 调用了QMetaObject::activate(), 该方法会根据传入的 sender 和 singnal func 对应的索引, 找到 ConnectionList. 并回调这些方法。

Qt5新增了允许将普通函数, lambda等连接到信号上。

Tips : 因为 receiver 在析构时, 需要 disconnect 所有已连接的信号. 所以每个 receiver 也应该维护一个列表, 用于保存已连接的 sender 和 signal.

自己实现信号槽的连接 ：

用C++来实现自己的元对象系统。参考了网友的 https://blog.csdn.net/fuyunzhishang1/article/details/48345381 ，

我的例子并不是严格按照qt中的逻辑：有一个QObject类，然后其他类继承自这个类。这里只是定义了一个类，主要是为了理解下信号和槽是如何连接起来的。

思路比较简易：先将信号和槽的名字收集起来，然后根据用户写的connect函数将配对的信号和槽 利用一系列的数据结构 对应起来。

在我的例子中：定义了Object类，类中有成员MetaObject meta;该成员的作用是存储Object类的所有信号的名字，槽的名字。

在main.cpp中有：

obj1.meta.sig_names = "sig1";  //This should be done by moc in QT.

obj2.meta.slts_names = "slot1";

这个收集名字的工作在qt中是由moc来完成的，这里手工模仿了。例如，信号名sig1，其中的1代表信号的序号，slot1中1代表槽函数的序号。Object::metacall(int idx)函数根据槽函数的序号来进行响应的调用。

运行一遍代码就可以明白:

类定义文件 Object.h ： 

#ifndef OBJECT_H

#define OBJECT_H

#include <map>

//宏定义，防止c++编译器不识别：---所谓的信号或槽，都只是普普通通的C++类的成员函数

# define db_slots

# define db_signals protected

# define db_emit

class Object;

struct MetaObject  //定义一个类，来存放信息. 将该类作为Object的静态成员。

{

    const char * sig_names;

    const char * slts_names;

    static void active(Object * sender, int idx);

};

struct Connection

{

    Object * receiver;

    int method;

};

typedef std::multimap<int, Connection> ConnectionMap;

typedef std::multimap<int, Connection>::iterator ConnectionMapIt;

class Object  //对标qt的QObject类

{

public:

    MetaObject meta;

    void metacall(int idx);  //该函数的实现在db_Object.cpp中，根据索引找到槽函数并调用之

    Object();

    virtual ~Object();

    static int find_string(const char * str, const char * substr);

    //通过 db_connect函数  存储信号接受者以及其槽函数的索引 到一个 ConnectionMap（private变量：connections）。！！！！

    // 存储信号接受者以及其槽函数的索引 构成一个Connection类型，作为ConnectionMap的一个键值对中的值，

    //相应的键为 信号函数在信号发射者内部的索引

    static void db_connect(Object*, const char*, Object*, const char*);

    void testSignal();

    // 为了和普通成员进行区别(以使得预处理器可以知道如何提取信息)，创造一些"关键字"：db_signals， db_slots，对标qt的signals和slots.

db_signals:

    void sig1();  //qt的QObject类里没有这个，这里纯粹是为了测试。

public db_slots:

    void slot1();

    friend class MetaObject;

private:

    ConnectionMap connections;

};

#endif // OBJECT_H

类实现文件 Object.cpp： 

#include "Object.h"

#include <stdio.h>

#include <string.h>

void MetaObject::active(Object* sender, int idx)

{

    ConnectionMapIt it;

    std::pair<ConnectionMapIt, ConnectionMapIt> ret;

    ret = sender->connections.equal_range(idx);

    for (it=ret.first; it!=ret.second; ++it) //调用所有的与该信号相链接的 槽函数（这些槽函数可能属于不同对象）

    {

        Connection c = (*it).second;

        c.receiver->metacall(c.method);

    }

}

/////////////////////////////////////

Object::Object()

{

}

Object::~Object()

{

}

int Object::find_string(const char * str, const char * substr)

{

    std::string str_s = str;

    std::string substr_s = substr;

    if(str_s.find(substr_s) >=0)

    {

        std::string temp = substr_s.substr(substr_s.length()-1,1);

        int a = atoi(temp.c_str());

        return a;

    }

}

//首先从元对象信息中查找信号和槽的名字是否存在，如果存在，

//则将信号的索引和接收者的信息存入 信号发送者 的一个map中。如果信号或槽无效，就什么都不用做了。

void Object::db_connect(Object* sender, const char* sig, Object* receiver, const char* slt)

{

    int sig_idx = Object::find_string(sender->meta.sig_names, sig);

    int slt_idx = Object::find_string(receiver->meta.slts_names, slt);

    if (sig_idx == -1 || slt_idx == -1) {

        perror("signal or slot not found!");

    } else {

        Connection c = {receiver, slt_idx};  //存储信号接受者以及其槽函数的索引

        sender->connections.insert(std::pair<int, Connection>(sig_idx, c));

    }

}

void Object::slot1()

{

    printf("hello hhhhhh!");

}

void Object::metacall(int idx)

{

    switch (idx) {

        case 1:

            slot1();

            break;

        default:

            break;

    };

}

void Object::testSignal()

{

    db_emit sig1();

}

void Object::sig1()

{

    MetaObject::active(this, 1);

}

main.cpp 

#include <iostream>

#include "Object.h"

using namespace std;

int main()

{

    Object obj1, obj2;

    obj1.meta.sig_names = "sig1";  //This should be done by moc in QT.

    obj2.meta.slts_names = "slot1";

    Object::db_connect(&obj1, "sig1", &obj2, "slot1");

    obj1.testSignal();

    return 0;

}

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