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Qt信号槽函数

article 2025/4/1 18:59:15

Qt 中的信号（Signals）详解

Qt 的信号与槽（Signals & Slots）机制是其核心特性之一，用于实现对象间的松耦合通信。信号与槽允许一个对象在特定事件发生时通知其他对象，而无需知道接收者的具体信息。以下是信号的详细解析：

一、信号的基本概念

信号（Signal）

由类中的 signals 区域声明的特殊成员函数，无实现代码。
当对象状态变化或事件发生时，通过 emit 关键字触发信号。

示例：

class Counter : public QObject {
    Q_OBJECT
public:
    Counter() : m_value(0) {}

    void increment() {
        m_value++;
        emit valueChanged(m_value); // 触发信号
    }

signals:
    void valueChanged(int newValue); // 信号声明

private:
    int m_value;
};

槽（Slot）
- 普通的成员函数，用于响应信号。
- 需在类声明中使用 slots 修饰符（Qt4/Qt5 兼容），或直接声明为公有函数（Qt5 支持）。
- 示例：
```
class Display : public QObject {
    Q_OBJECT
public slots:
    void updateDisplay(int value) {
        qDebug() << "当前值：" << value;
    }
};
```
连接（Connection）
- 通过 QObject::connect() 将信号与槽绑定。
- 语法（Qt5 风格）：
```
connect(sender, &Sender::signal, receiver, &Receiver::slot);
```

第一个参数是发送对象，第二参数是信号类型，第三个是信号接收者，第四个是收到信号时调用的槽函数。

二、信号与槽的底层原理

元对象系统（Meta-Object System）
- 依赖 Qt 的元对象编译器（moc）生成 moc_*.cpp 代码。
- 信号和槽的声明需包含 Q_OBJECT 宏，以启用元对象功能（如动态属性、反射）。
信号触发过程
- 当调用 emit signal() 时，Qt 通过元对象系统查找所有连接的槽。
- 槽的调用方式取决于连接类型（直接连接或队列连接）。
- 示例代码生成（简化）：
```
// moc 生成的代码（伪代码）
void Counter::valueChanged(int newValue) {
    QMetaObject::activate(this, &staticMetaObject, 0, &newValue);
}
```
连接类型
- **Qt::AutoConnection（默认）**：自动选择直接或队列连接（根据线程关系）。
- **Qt::DirectConnection**：立即在发送者线程调用槽（同步）。
- **Qt::QueuedConnection**：将槽调用封装为事件，由接收者线程处理（异步）。
- **Qt::BlockingQueuedConnection**：类似队列连接，但发送者线程会等待槽执行完成。

三、信号与槽的使用方法

基本连接示例

Counter *counter = new Counter;
Display *display = new Display;

// 连接信号与槽
QObject::connect(counter, &Counter::valueChanged, display, &Display::updateDisplay);

// 触发信号
counter->increment(); // 输出：当前值：1

Lambda 表达式作为槽

connect(counter, &Counter::valueChanged, [](int value) {
    qDebug() << "Lambda 处理：" << value;
});

信号与信号的连接

QPushButton *button = new QPushButton;
connect(button, &QPushButton::clicked, counter, &Counter::increment);

断开连接

disconnect(counter, &Counter::valueChanged, display, &Display::updateDisplay);

四、高级用法

跨线程通信
使用 Qt::QueuedConnection 安全地在不同线程间传递数据：

// 在工作线程触发信号
class Worker : public QObject {
    Q_OBJECT
signals:
    void resultReady(const QString &data);
};

// 主线程接收数据
QThread workerThread;
Worker *worker = new Worker;
worker->moveToThread(&workerThread);
QObject::connect(worker, &Worker::resultReady, mainWindow, &MainWindow::handleResult, Qt::QueuedConnection);
workerThread.start();

携带额外参数
信号和槽的参数可以不完全匹配，但需满足类型兼容性：

signals:
    void progress(int percent, const QString &status);

// 槽函数仅接收部分参数
connect(worker, &Worker::progress, ui->progressBar, &QProgressBar::setValue);

QSignalMapper（旧版Qt）
用于将多个信号映射到同一槽并携带标识（Qt5 后推荐使用 Lambda 替代）：

QSignalMapper *mapper = new QSignalMapper;
connect(button1, &QPushButton::clicked, mapper, &QSignalMapper::map);
mapper->setMapping(button1, 1);
connect(mapper, &QSignalMapper::mappedInt, this, &MyClass::handleButton);

五、信号与事件的区别

特性	信号与槽	事件
触发方式	显式调用 `emit`	由系统或 Qt 事件循环自动触发
用途	对象间的业务逻辑通信	处理底层输入、绘图、定时器等系统事件
传播机制	一对一或一对多连接	可冒泡到父对象或被事件过滤器拦截
线程安全	支持跨线程（通过队列连接）	需手动处理线程间事件传递

六、常见问题与调试

信号未触发
- 检查 connect 是否成功（返回 true）。
- 确保信号已正确声明在 signals 区域，且类包含 Q_OBJECT 宏。
槽未执行
- 确认接收者对象未被提前销毁。
- 检查连接类型（如跨线程需使用队列连接）。
内存泄漏
- 避免循环引用（如对象互相连接但未断开）。
- 使用 QPointer 或智能指针管理接收者生命周期。
性能优化
- 减少高频信号（如实时数据更新）的槽处理耗时。
- 合并多个信号为单一参数结构体。