qt 信号多个链接槽_Qt原理窥探信号槽的实现细节

简介

本文是《Qt进阶之路》系列文章的特别篇，涛哥在这里讨论Qt信号-槽的实现细节。

上次的文章《Qt实用技能4-认清信号槽的本质》中介绍过，信号-槽是一种对象之间的

通信机制，是Qt在标准C++之外，使用元对象编译器(MOC)实现的语法糖。

这次通过一个简单的案例，学习一些信号-槽的实现细节。

猫和老鼠的故事

还是拿上次的设定来说明：Tom有个技能叫”喵”，就是发出猫叫，而正在偷吃东西的Jerry,听见猫叫声就会逃跑。

我们用信号-槽的方式写出来。

//Tom.h#pragma once#include #include class Tom : public QObject{Q_OBJECTpublic:Tom(QObject *parent = nullptr) : QObject(parent){}void miaow(){qDebug() <<  u8"喵!" ;emit miao();}signals:void miao();};

//Jerry.h#pragma once#include #include class Jerry : public QObject{Q_OBJECTpublic:Jerry(QObject *parent = nullptr) : QObject(parent){}public slots:void runAway(){qDebug() << u8"那只猫又来了，快溜！" ;}};

以上面的代码为例，要使用信号-槽功能，先决条件是继承QObject类，并在类声明中增加Q_OBJECT宏。

之后在”signals:” 字段之后声明一些函数，这些函数就是信号。

在”public slots:” 之后声明的函数，就是槽函数。

接下来看看我们的main函数:

//main.cpp#include #include "Tom.h"#include "Jerry.h"int main(int argc, char *argv[]){QCoreApplication a(argc, argv);

Tom tom;Jerry jerry;

QObject::connect(&tom, &Tom::miao, &jerry, &Jerry::runAway);tom.miaow();

return a.exec();}

信号-槽都准备好了，接下来创建两个对象实例，并使用QObject::connect将信号和槽连接起来。

最后使用emit发送信号，就会自动触发槽函数了。

运行结果：

声明与实现

信号和槽的本质都是函数。

我们知道C++中的函数要有声明(declare)，也要有实现(implement),

而信号只要声明，不需要写实现。这是因为moc会为我们自动生成。

另外触发信号时，不写emit关键字，直接调用信号函数，也是没有问题的。

这是因为emit是一个空的宏

#define emit

Q_OBJECT宏

我们来看一下Q_OBJECT宏，展开如下：

(不同的Qt版本有些差异，涛哥这里用的是5.12.4，以此为例)

public: \QT_WARNING_PUSH \Q_OBJECT_NO_OVERRIDE_WARNING \static const QMetaObject staticMetaObject; \virtual const QMetaObject *metaObject() const; \virtual void *qt_metacast(const char *); \virtual int qt_metacall(QMetaObject::Call, int, void **); \QT_TR_FUNCTIONS \private: \Q_OBJECT_NO_ATTRIBUTES_WARNING \Q_DECL_HIDDEN_STATIC_METACALL static void qt_static_metacall(QObject *, QMetaObject::Call, int, void **); \QT_WARNING_POP \struct QPrivateSignal {}; \QT_ANNOTATE_CLASS(qt_qobject, "")

我们看到，关键的地方，是声明了一个只读的静态成员变量staticMetaObject，以及3个public的成员函数

    static const QMetaObject staticMetaObject; 

virtual const QMetaObject *metaObject() const; 

virtual void *qt_metacast(const char *); 

virtual int qt_metacall(QMetaObject::Call, int, void **);

还有一个private的静态成员函数qt_static_metacall

static void qt_static_metacall(QObject *, QMetaObject::Call, int, void **)

那么声明的这些成员变量/函数，在哪里实现？答案是moc生成的cpp文件。

信号的moc生成

如上图所示目录结构，项目编译完成后，在build文件夹中，自动生成了moc_Jerry.cpp 和 moc_Tom.cpp两个文件

其中moc_Tom.cpp内容如下：

/****************************************************************************** Meta object code from reading C++ file 'Tom.h'**** Created by: The Qt Meta Object Compiler version 67 (Qt 5.12.4)**** WARNING! All changes made in this file will be lost!*****************************************************************************/

#include "../../TomJerry/Tom.h"#include #include #if !defined(Q_MOC_OUTPUT_REVISION)#error "The header file 'Tom.h' doesn't include ."#elif Q_MOC_OUTPUT_REVISION != 67#error "This file was generated using the moc from 5.12.4. It"#error "cannot be used with the include files from this version of Qt."#error "(The moc has changed too much.)"#endifQT_BEGIN_MOC_NAMESPACEQT_WARNING_PUSHQT_WARNING_DISABLE_DEPRECATEDstruct qt_meta_stringdata_Tom_t {QByteArrayData data[3];char stringdata0[10];};#define QT_MOC_LITERAL(idx, ofs, len) \    Q_STATIC_BYTE_ARRAY_DATA_HEADER_INITIALIZER_WITH_OFFSET(len, \qptrdiff(offsetof(qt_meta_stringdata_Tom_t, stringdata0) + ofs \- idx * sizeof(QByteArrayData)) \)static const qt_meta_stringdata_Tom_t qt_meta_stringdata_Tom = {{QT_MOC_LITERAL(0, 0, 3), // "Tom"QT_MOC_LITERAL(1, 4, 4), // "miao"QT_MOC_LITERAL(2, 9, 0) // ""},"Tom\0miao\0"};#undef QT_MOC_LITERALstatic const uint qt_meta_data_Tom[] = {

// content:       8,       // revision       0,       // classname       0,    0, // classinfo       1,   14, // methods       0,    0, // properties       0,    0, // enums/sets       0,    0, // constructors       0,       // flags       1,       // signalCount// signals: name, argc, parameters, tag, flags       1,    0,   19,    2, 0x06 /* Public */,

// signals: parameters    QMetaType::Void,

0        // eod};

void Tom::qt_static_metacall(QObject *_o, QMetaObject::Call _c, int _id, void **_a){if (_c == QMetaObject::InvokeMetaMethod) {auto *_t = static_cast<Tom *>(_o);Q_UNUSED(_t)switch (_id) {case 0: _t->miao(); break;default: ;}} else if (_c == QMetaObject::IndexOfMethod) {int *result = reinterpret_cast<int *>(_a[0]);{using _t = void (Tom::*)();if (*reinterpret_cast<_t *>(_a[1]) == static_cast<_t>(&Tom::miao)) {*result = 0;return;}}}Q_UNUSED(_a);}

QT_INIT_METAOBJECT const QMetaObject Tom::staticMetaObject = { {&QObject::staticMetaObject,qt_meta_stringdata_Tom.data,qt_meta_data_Tom,qt_static_metacall,nullptr,nullptr} };

const QMetaObject *Tom::metaObject() const{return QObject::d_ptr->metaObject ? QObject::d_ptr->dynamicMetaObject() : &staticMetaObject;}

void *Tom::qt_metacast(const char *_clname){if (!_clname) return nullptr;if (!strcmp(_clname, qt_meta_stringdata_Tom.stringdata0))return static_cast<void*>(this);return QObject::qt_metacast(_clname);}

int Tom::qt_metacall(QMetaObject::Call _c, int _id, void **_a){_id = QObject::qt_metacall(_c, _id, _a);if (_id < 0)return _id;if (_c == QMetaObject::InvokeMetaMethod) {if (_id < 1)qt_static_metacall(this, _c, _id, _a);_id -= 1;} else if (_c == QMetaObject::RegisterMethodArgumentMetaType) {if (_id < 1)*reinterpret_cast<int*>(_a[0]) = -1;_id -= 1;}return _id;}

// SIGNAL 0void Tom::miao(){QMetaObject::activate(this, &staticMetaObject, 0, nullptr);}QT_WARNING_POPQT_END_MOC_NAMESPACE

可以大致看出，生成的cpp文件中，就是变量staticMetaObject以及那几个函数的实现。

staticMetaObject是一个结构体，用来存储Tom这个类的信号、槽等元信息，并把

qt_static_metacall静态函数作为函数指针存储起来。

因为是静态成员，所以实例化多少个Tom对象，它们的元信息都是一样的。

qt_static_metacall函数提供了两种“元调用的实现”：

如果是InvokeMetaMethod类型的调用，则直接把参数中的QObject对象，

转换成Tom类然后调用其miao函数

如果是IndexOfMethod类型的调用，即获取元函数的索引号，则计算miao函数的偏移并返回。

而moc_Tom.cpp末尾的

// SIGNAL 0void Tom::miao(){QMetaObject::activate(this, &staticMetaObject, 0, nullptr);}

就是信号函数的实现。

信号的触发

miao信号的实现，直接调用了QMetaObject::activate函数。其中0代表miao这个函数的索引号。

QMetaObject::activate函数的实现，在Qt源码的QObject.cpp文件中，略微复杂一些，且不同版本的Qt，实现差异都比较大，

这里总结一下大致的实现：

先找出与当前信号连接的所有对象-槽函数，再逐个处理。

这里处理的方式，分为三种：

if((c->connectionType == Qt::AutoConnection && !receiverInSameThread)|| (c->connectionType == Qt::QueuedConnection)) {// 队列处理} else if (c->connectionType == Qt::BlockingQueuedConnection) {// 阻塞处理    // 如果同线程，打印潜在死锁。} else {//直接调用槽函数或回调函数}

receiverInSameThread表示当前线程id和接收信号的对象的所在线程id是否相等。

如果信号-槽连接方式为QueuedConnection，不论是否在同一个线程，按队列处理。

如果信号-槽连接方式为Auto，且不在同一个线程，也按队列处理。

如果信号-槽连接方式为阻塞队列BlockingQueuedConnection，按阻塞处理。

(注意同一个线程就不要按阻塞队列调用了。因为同一个线程，同时只能做一件事，本身就是阻塞的，直接调用就好了，

如果走阻塞队列，则多了加锁的过程。如果槽中又发了同样的信号，就会出现死锁：加锁之后还未解锁，又来申请加锁。)

队列处理，就是把槽函数的调用，转化成了QMetaCallEvent事件，通过QCoreApplication::postEvent放进了事件循环。

等到下一次事件分发，相应的线程才会去调用槽函数。

关于事件循环，可以参考之前的文章《Qt实用技能3-理解事件循环》

槽和moc生成

slot函数我们自己实现了，moc不会做额外的处理，所以自动生成的moc_Jerry.cpp文件中，只有Q_OBJECT宏的展开，

和前面的moc_Tom.cpp是一致的，不赘述了。

第三方信号槽实现

信号-槽是非常优秀的通信机制，但Qt的moc实现方式，被一些人诟病，所以他们造了新的轮子,比如：

woboq.com/blog/verdigri

sigslot.sourceforge.net

github.com/NoAvailableA

github.com/pbhogan/Sign