c++基础学习之QT 信号和槽机制的底层实现

Qt 信号槽的实现 - DevBean Tech World

Qt 的信号槽和属性系统基于在运行时进行内省的能力，内省意味着，我们可以列出对象的方法和属性列表，并且能够获取有关它们的所有信息，例如其参数类型。C++ 原生并没有提供内省，所以 Qt 提供了一个工具MOC（本质：代码生成器）来支持它，它处理头文件，生成额外的 C++ 文件，这些文件将同程序剩下的部分一起编译。这些生成的 C++ 文件包含了内省所需要的所有信息。

对于信号和槽来说，本身就是普通的函数，用signals（Qt5前被扩展为protected，qt5后为public）、slots、Q_OBJECT、emit、SIGNAL 和 SLOT等进行扩展声明，是为了MOC认识信号和槽。

#define signals public
#define slots /* nothing */

Q_OBJECT 定义了一系列函数和一个静态的 QMetaObject 对象。这些函数由 MOC 在生成的文件中实现。

emit 是一个空的宏。甚至 MOC 也不会处理它。换句话说，emit 其实是可选的，没有什么含义（除了提醒开发者）。

宏仅由预处理器使用，将参数转换成字符串，并且在之前添加一个代码。

内省表：

static const uint qt_meta_data_Counter[] = {// content:7,       // revision0,       // classname0,    0, // classinfo2,   14, // methods0,    0, // properties0,    0, // enums/sets0,    0, // constructors0,       // flags1,       // signalCount// signals: name, argc, parameters, tag, flags1,    1,   24,    2, 0x05,// slots: name, argc, parameters, tag, flags4,    1,   27,    2, 0x0a,// signals: parametersQMetaType::Void, QMetaType::Int,    3,// slots: parametersQMetaType::Void, QMetaType::Int,    5,0        // eod
};

qt_meta_data_Counter 是一个 uint 数组，生成代码的时候已经为我们分为五个部分：第一部分 content，也就是内容，分为 9 行。第一行 revision，指明 moc 生成代码的版本号（Qt4 的 moc 生成的代码，该值是 6，也就是相当于 moc v6；Qt5 则是 7）。第二个 classname，也就是类名。这是一个索引，指向字符串表的某一个位置（本例中就是第 0 位）。后面便是类信息 classinfo、函数位置等的信息。总体来说，这个表就是一个索引表。

该表中，我们的表格有两列，第一列是总数，第二列是在这个数组中描述开始的索引，可看出定义了两个函数，函数描述的开始位置是索引 14。

函数描述由 5 个 int 组成。第一个是名字，这实际是其在字符串表（我们会在后面看到字符串表的细节）的索引位置。第二个整型是参数的个数，接下来是一个索引，表明在哪里可以找到这个参数的描述。现在我们先忽略 tag 和 flag 两个数据。对每一个函数，moc 还会保存每一个参数的返回类型、类型以及名字的索引。

信号

MOC 同时实现了信号。它们就是普通的函数，创建了一个指向参数的指针的数组，并将这些传给 QMetaObject::activate 函数。数组的第一个元素是返回值。在我们的例子中，这个值是 0，因为返回值是 void。传给 activate 的第三个参数是信号的索引（本例中是 0）。

// SIGNAL 0
void Counter::valueChanged(int _t1)
{void *_a[] = { 0, const_cast<void*>(reinterpret_cast<const void*>(&_t1)) };QMetaObject::activate(this, &staticMetaObject, 0, _a);
}

调用槽

我们可以利用某个槽在 qt_static_metacall 函数的索引位置来调用这个

void Counter::qt_static_metacall(QObject *_o, QMetaObject::Call _c, int _id, void **_a)
{if (_c == QMetaObject::InvokeMetaMethod) {Counter *_t = static_cast<Counter *>(_o);switch (_id) {case 0: _t->valueChanged((*reinterpret_cast< int(*)>(_a[1]))); break;case 1: _t->setValue((*reinterpret_cast< int(*)>(_a[1]))); break;default: ;}}

索引建立

在每一个 QMetaObject 中，槽、信号以及其它该对象可调用的函数都会分配一个从 0 开始的索引。它们是有顺序的，信号在第一位，然后是槽，最后是其它函数。这个索引在内部被称为相对索引。它们不包含父对象的索引位。

一般而言，我们并不想知道一个比特定类更一般的索引，但是却想包含在继承链中其它函数的索引。为了实现这一点，我们在相对索引的基础上添加一个偏移量，得到绝对索引。

连接机制使用以信号为索引的向量。

连接是怎样工作的？

Qt 会去查找元对象的字符串表来找出相应的索引。

创建一个 QObjectPrivate::Connection 对象，将其添加到内部的链表中。

为每一个信号添加一个已连接的槽的列表。每一个连接都必须包含接收对象和槽的索引。这是双向链表，连接使用正向连接链表，断开连接使用反向连接链表。

发出信号

当我们调用信号时，实际是调用 MOC 生成的代码，而这部分代码是调用了 QMetaObject::activate。