QT基础二、信号和槽

一、什么是信号和槽？

1、简述

在Qt框架中，信号和槽（Signals and Slots） 是一种用于对象间通信的机制。它是一种非常强大且灵活的设计模式，广泛应用于事件驱动编程中。信号和槽机制允许对象之间以松耦合的方式进行交互，而不需要直接调用彼此的方法。

2、核心概念

• 信号（Signal）：

  • 信号是当某个特定事件发生时发出的通知。例如，按钮被点击、滑块值改变等。
  • 信号本身不执行任何操作，它只是通知其他对象发生了某些事情。

• 槽（Slot）：

  • 槽是一个普通的成员函数，可以像普通函数一样被调用。
  • 槽的主要作用是响应信号，并执行相应的逻辑。

• 连接（Connection）：

  • 信号和槽通过 QObject::connect 函数建立连接。
  • 当信号被触发时，与之连接的槽函数会被自动调用。

3、工作原理

信号和槽机制的核心思想是基于回调机制，但比传统的回调更安全和灵活。以下是其工作流程：

1. 定义信号和槽：

   • 在类中使用 signals 关键字声明信号。
   • 使用 slots 关键字声明槽函数。

2. 建立连接：

   • 使用 QObject::connect 将信号与槽绑定在一起。

3. 触发信号：

   • 当某个事件发生时，信号会被发射（emit）。
   • 连接的槽函数会自动被调用。

4、既然信号和槽机制的核心思想是基于回调机制，为什么不直接使用 C/C++的回调函数，而去使用信号槽？

5、信号和槽的特点

• 类型安全：

  • Qt 的信号和槽机制是类型安全的。如果信号和槽的参数类型不匹配，编译器会报错。

• 松耦合：

  • 信号和槽机制使得对象之间的依赖关系最小化。发送信号的对象不需要知道接收信号的对象是谁。

• 多对多连接：

  • 一个信号可以连接到多个槽，多个信号也可以连接到同一个槽。

6、信号槽的缺点

1. 使用信号槽，比使用回调函数，运送速度慢：

二、信号和槽的关联（手动）

1、打开上一期的代码，在ui图搜索scroll（滚动条）

2、将垂直滚动条Vertical Scroll Bar拖动至合适位置 

取一个name

Vertical Scroll Bar ---> scrollBar

3、mainwindow.cpp的代码：

// MainWindow 构造函数定义
MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)
    : QMainWindow(parent)  // 调用父类构造函数，将 parent 传递给 QMainWindow 的构造函数
    , ui(new Ui::MainWindow)  // 初始化 ui 成员变量，创建一个 Ui::MainWindow 对象
{
    ui->setupUi(this);

    // 设置窗口标题为 "欢迎来到召唤师峡谷"
    setWindowTitle("欢迎来到召唤师峡谷");

    // 使用信号和槽机制连接滚动条 (QScrollBar) 和数字显示框 (QSpinBox 或 QLCDNumber)
    // 当滚动条的值发生变化时，将新的值传递给数字显示框进行更新
    connect(ui->scrollBar,                  // 滚动条对象
            SIGNAL(valueChanged(int)),      // 滚动条的 valueChanged 信号（当滚动条值变化时触发）
            ui->age,                        // 数字显示框对象
            SLOT(setNum(int)));             // 数字显示框的 setNum 槽函数（用于设置显示的数字）
}

 运行结果：

拖动滚动条，age会被改变

三、信号和槽的关联（自动）

1、添加一个label和line edit

label ---> textLabel

line edit ---> textEdit

2、右击文本框，点击转到槽，点击textChanged

 3、在生成的函数写这段代码

// 定义一个槽函数，当 textEdit 的内容发生变化时触发
void MainWindow::on_textEdit_textChanged(const QString &arg1)
{
    // 将 textEdit 的内容（通过参数 arg1 传递）设置为 textLabel 的显示文本
    ui->textLabel->setText(arg1);
}

4、运行结果

textLabel的内容会随着textEdit的内容变化而变化

注：能自动关联就尽量自动关联，一般来说，自己写的类只能手动关联

 四、自定义信号和槽

1、定义信号和槽的基本规则 

• 信号（Signal）：

  • 使用 signals 关键字声明。
  • 信号没有函数体，只需声明函数签名。
  • 信号通过 emit 关键字触发。

• 槽（Slot）：

  • 使用 slots 关键字声明（在 Qt 5 及以上版本中，普通成员函数也可以作为槽）。
  • 槽函数可以有函数体，像普通成员函数一样实现逻辑。

• 连接信号和槽：

  • 使用 QObject::connect 函数将信号与槽绑定

2、添加一个MyClass类

注：开发中不会让信号和槽出现在同一个类，以下都是演示效果

 3、在MyClass.h写入一下代码

#ifndef MYCLASS_H
#define MYCLASS_H


#include <QApplication>
#include <QObject>
#include <QDebug>

// 自定义类，继承自 QObject
class MyClass : public QObject {
    Q_OBJECT  // 必须包含此宏，用于启用元对象系统

public:
    MyClass(QObject *parent = nullptr) : QObject(parent) {}

    // 定义一个槽函数
    void mySlot(const QString &message) {
        qDebug() << "接收到消息：" << message;
    }

signals:
    // 定义一个信号
    void mySignal(const QString &message);

public:
    // 触发信号的函数
    void doSomething() {
        QString message = "Hello, World!";
        emit mySignal(message);  // 使用 emit 关键字发射信号
    }

};

#endif // MYCLASS_H

4、在main.cpp添加一下代码

#include "mainwindow.h"
#include "myclass.h"
#include <QApplication>

void test()                //测试用的函数
{
    // 创建两个对象
    MyClass sender;   // 发送信号的对象
    MyClass receiver; // 接收信号的对象

    // 连接信号和槽
    QObject::connect(&sender,
         &MyClass::mySignal,
         &receiver,
         &MyClass::mySlot);

    // 触发信号
    sender.doSomething();
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    QApplication a(argc, argv);
    test();
    //MainWindow w;
    //w.show();
    return a.exec();
}

5、运行结果

五、信号和槽的连接方式

1、自动连接（默认方式）

• 特点：
  • 如果信号和槽在同一线程中，使用直接连接（Qt::DirectConnection）。
  • 如果信号和槽在不同线程中，使用队列连接（Qt::QueuedConnection）。
• 适用场景：
  • 默认情况下，QObject::connect 使用自动连接方式。

QObject::connect(sender, 
        &Sender::mySignal, 
        receiver, 
        &Receiver::mySlot);

2、 直接连接（Qt::DirectConnection）

• 特点：
  • 槽函数在信号发出的线程中立即执行。
  • 适用于同一线程中的对象通信。
• 适用场景：
  • 当需要快速响应信号时。

QObject::connect(sender, 
        &Sender::mySignal, 
        receiver, 
        &Receiver::mySlot, 
        Qt::DirectConnection);

3、队列连接（Qt::QueuedConnection）

• 特点：
  • 槽函数在接收者的线程中异步执行。
  • 适用于跨线程通信。
• 适用场景：
  • 当信号发出者和接收者位于不同的线程时。

QObject::connect(sender, 
        &Sender::mySignal, 
        receiver, 
        &Receiver::mySlot, 
        Qt::QueuedConnection);

4、阻塞队列连接（Qt::BlockingQueuedConnection）

• 特点：
  • 类似于队列连接，但会阻塞信号发出的线程，直到槽函数执行完成。
  • 仅适用于跨线程通信。
• 适用场景：
  • 当需要确保槽函数执行完成后再继续信号发出者的逻辑时。
• 注意：
  • 如果信号发出者和接收者在同一线程中使用此连接方式，会导致死锁。

QObject::connect(sender, 
        &Sender::mySignal, 
        receiver, 
        &Receiver::mySlot, 
        Qt::BlockingQueuedConnection);

5、独占连接（Qt::UniqueConnection）

• 特点：
  • 确保同一个信号和槽只能连接一次。
  • 如果尝试重复连接，QObject::connect 会返回 false。
• 适用场景：
  • 当需要避免重复连接时。

bool success = QObject::connect(sender, 
                &Sender::mySignal, 
                receiver, 
                &Receiver::mySlot, 
                Qt::ConnectionType(Qt::AutoConnection|Qt::UniqueConnection));
if (!success) {
    qDebug() << "连接失败：信号和槽已存在连接。";
}