用 VS Code 搞 Qt6:信号、槽,以及QObject

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Qt 里面的信号(Signal)和槽(Slot)虽然看着像事件,但它实际上是用来在两个对象之间进行通信的。既然是通信,就会有发送者和接收者。

1、信号是发送者,触发时通过特有的关键字“emit”来发出信号。

2、槽是信号的接收者,它实则是一个方法(函数 )成员,当收到信号后会被调用。

为了让C++类能够使用信号和槽机制,必须从 QObject 类派生。QObject 类是 Qt 对象的公共基类。它的第一个作用是让 Qt 对象之形成一株“对象树”。当某个 Qt 对象发生析构时,它的子级对象都会发生析构。比如,窗口中包含两个按钮,当窗口类析构时,里面的两个按钮也会跟着发生析构。所以,在 Qt 的窗口应用程序里面,一般不用手动去 delete 指针类型的对象。位于对象树上的各个对象会自动清理。

QObject 类的另一个关键作用是实现信号和槽的功能。

1、从 QObject 类派生的类,在类内部要使用 Q_OBJECT 宏。

2、跟在 signals 关键字后面的函数被视为信号。这个关键字实际上是 Q_SIGNALS 宏,是 Qt 项目专用的,并不是 C++ 的标准关键字。

3、跟在 slots 或 public slots 后面的成员函数(方法)被认为是槽,当接收到信号时会自动调用。

信号和槽之间相互不认识,需要找个“媒婆”让它们走到一起。因此,在发出信号前要调用 QObject :: connect 方法在信号与槽之间建立连接。

老周不喜欢说得太复杂,上面的介绍应该算比较简洁了,接下来咱们来个示例,就好理解了。

这里老周定义了两个类:DemoObject 类里面包含了一个 QStack<int> 对象,是个栈集合,这个应该都懂,后进先出。两个公共方法,AddOne 用来向 Stack 对象压入元素,TakeOne 方法从 Stack 对象中弹出一个元素。不过,弹出的元素不是经 TakeOne 方法返回,而是发出 GetItem 信号,用这个信号将弹出的元素发送给接收者(槽在 TestRecver 类中)。第二个类是 TestRecver,对,上面 DemoObject 类发出的 GetItem 信号可以在 TestRecver 类中接收,槽函数是 setItem。

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

class DemoObject : public QObject
{
    // 这个是宏
    Q_OBJECT

private:
    QStack<int> _inner;

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

class TestRecver : public QObject
{
    // 记得用这个宏
    Q_OBJECT

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

在 main 函数中,先创建 DemoObject 实例,用 AddOne 方法压入三个元素。然后创建 TestRecver 实例,用 connect 方法建立信号和槽的连接。

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

    TestRecver r;
    // 信号与槽连接
    QObject::connect(&a, &DemoObject::GetItem, &r, &TestRecver::setItem);

    // 下面这三行会发送GetItem信号
    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,这里一定要把 CMAKE_AUTOMOC 选项设置为 ON,1,或者 YES。因为我们用到了 Q_OBJECT 宏,它需要 MOC 生成一些特定C++代码和元数据。这个示例只用到 QtCore 模块的类,所以 find_package 和 target_link_libraries 中只要引入这个就行。

当你兴奋异常地编译和运行本程序时,会发生错误:

用 VS Code 搞 Qt6:信号、槽,以及QObject

这个错误是因为 MOC 生成的代码最终要用回到我们的程序中的,但代码文件没有包含这些代码。所以你看上面已经提示你了,解决方法是包含 main.moc。这个文件名和你定义 DemoObject 类的代码文件名相同。我刚刚的代码文件是 main.cpp,所以它生成的代码文件就是 main.moc。

不过,#include 指令一定要写在 DemoObject 和 TestRecver 类的定义之后,这样才能正确放入生成的代码。# include 放在文件头部仍然会报错的,此时,DemoObject 和 TestRecver 类还没有定义,无法将 main.moc 中的源代码插入到 main.cpp 中(会找不到类)。

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

class DemoObject : public QObject
{
    // 这个是宏
    Q_OBJECT

    ……
};

class TestRecver : public QObject
{
    // 记得用这个宏
    Q_OBJECT

    ……
};

#include "main.moc"

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

    return 0;
}

要是你觉得这样麻烦,最省事的做法是把类的定义写在头文件中,实现代码写在cpp文件中。MOC 默认会处理头文件,所以不会报错。

之后再编译运行,就不会报错了。

用 VS Code 搞 Qt6:信号、槽,以及QObject

如果用的是 Windows 系统,cmd 默认编码是 GBK,不是 UTF-8,VS Code 的代码默认是 UTF8 的,控制台可能会打印出来乱码。这里老周不建议改代码文件的编码,因为说不定你还要把这代码放到 Linux 系统中编译的。在 cmd 中用 CHCP 命令改一下控制台的编码,再运行程序就行了。

chcp 65001

其实,信号和槽的函数签名可以不一致。下面我们再来做一例。这个例子咱们用到 QWidget 类的 windowTitleChanged 信号。当窗口标题栏中的文本发生改变时会发出这个信号。它的签名如下:

  void windowTitleChanged(const QString &title);

这个信号有一个 title 参数,表示修改的窗口标题文本(指新的标题)。而咱们这个例子中用于和它连接的槽函数是无参数的。

private slots:  // 这个是槽
    void onTitleChanged();

尽管签名不一致,但可以用。

在这个例子中,只要鼠标点一下窗口区域,就会修改窗口标题——显示鼠标指针在窗口中的坐标。窗口标题被修改,就会发出 windowTitleChanged 信号,然后,onTitleChanged 也会被调用。

接下来是实现步骤:

1、准备 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)

这里老周就偷懒一下。add_executable(demo ....) 是添加头文件和源码文件的。老周嫌麻烦,加一个文件又要改一次,于是就用 file 命令搜索项目根目录下的所有头文件和 C++ 代码文件。然后把这些搜到的文件添加到变量 SRC_LIST 中。在 add_executable 命令中引用 SRC_LIST 变量,就可以自动添加文件了。

2、定义一个自定义窗口类,从 QWidget 类派生。

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

class MyWindow : public QWidget
{
    Q_OBJECT

public:
    MyWindow(QWidget* parent = nullptr);

private slots:  // 这个是槽
    void onTitleChanged();

protected:
    void mousePressEvent(QMouseEvent *event) override;
};
/*     实现代码      */
#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,窗口标题变了。", QMessageBox::Ok);
}

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

重写了 mousePressEvent 方法,当鼠标按钮按下时触发,先通过事件参数的 pos 函数得到鼠标坐标,再用 setWindowTitle 方法修改窗口标题。随即 windowTitleChanged 信号发出,在槽函数 onTitleChanged 中只是用 QMessgeBox 类弹出了一个提示框。运行结果如下图所示。

用 VS Code 搞 Qt6:信号、槽,以及QObject

一个信号可以连接多个槽,一个槽可以与多个信号建立连接。这外交能力是真的强,来者不拒。下面咱们做一个 SaySomething 信号连接三个槽的实验。

#include <QObject>

class SomeObj : public QObject
{
    Q_OBJECT

public:
    SomeObj(QObject *parent = nullptr);
    void SpeakOut();    // 用这个方法发信号

signals:
    void SaySomething();
};

class SlotsObj : public QObject
{
    Q_OBJECT

public slots:
    // 来几个cao
    void slot1();
    void slot2();
    void slot3();
};

以上是头文件。SomeObj 类负责发出信号,SlotsObj 类负责接收信号,它有三个 cao:slot1、slot2、slot3。

下面是 SomObj 类的实现代码。

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

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

emit 关键字(Qt 特有)发出 SaySomething 信号。

下面是 SlotsObj 类的实现代码。

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

void SlotsObj::slot1()
{
    cout << "第一个cao触发了" << endl;
}
void SlotsObj::slot2()
{
    cout << "第二个cao触发了" << endl;
}
void SlotsObj::slot3()
{
    cout << "第三个cao触发了" << endl;
}

来,咱们试一试,分别实例化 SomeObj 和 SlotsObj 类,然后让 SaySomething 信号依次与 slot1、slot2、slot3 建立连接。这是典型的“一号战三槽”。

int main(int argc, char** argv)
{
    // 分别实例化
    SomeObj sender;
    SlotsObj recver;
    // 建立连接
    QObject::connect(&sender, &SomeObj::SaySomething, &recver, &SlotsObj::slot1);
    QObject::connect(&sender, &SomeObj::SaySomething, &recver, &SlotsObj::slot2);
    QObject::connect(&sender, &SomeObj::SaySomething, &recver, &SlotsObj::slot3);

    // 发信号
    sender.SpeakOut();
    return 0;
}

结果表明:信号一旦发出,三个 slot 都调用了。如下图:

用 VS Code 搞 Qt6:信号、槽,以及QObject

好了,今天的故事就讲到这儿了,欲知后事如何,且待下回分解。

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