Qt 实战（4）信号与槽 | 4.1、信号与槽机制

前言：

Qt信号与槽机制是一种用于处理对象间通信的强大机制，它是Qt框架的核心特性之一。信号与槽机制使得Qt对象可以在不了解彼此的情况下进行通信，这种松耦合的设计思想极大地提高了代码的可重用性和灵活性。

一、信号与槽机制

1、基本概念

在Qt中，一个对象可以发出一个信号，而另一个对象的槽函数可以接收这个信号并作出响应。信号是一个类的成员函数，当某个特定的事件发生时，它会被自动调用。槽函数也是类的成员函数，它可以被信号连接，当信号发出时，槽函数会被自动执行。下面是与信号槽机制相关的基本概念，如下：

1）信号

在Qt中，信号是一个特定的成员函数，用于在某个特定事件发生时被发射（emit）。信号本身并不实现任何功能，它只是表明某个事件已经发生。信号可以被定义为一个类的成员函数，但其实现是由Qt的元对象系统自动完成的。信号的声明通常在类的头文件中进行，使用signals关键字来标记。

2）槽

槽是普通的成员函数，可以被信号触发。当信号被发射时，与之连接的槽函数将被调用。槽函数可以实现具体的功能，比如更新界面、处理数据等。槽函数的声明和普通成员函数一样，但在Qt的元对象系统中需要进行一些特殊的标记，以便与信号进行连接。

2、信号与槽函数连接

信号与槽的连接是通过QObject::connect()函数实现的，需要注意的是，为了使类支持信号与槽机制，需要在类的声明中包含Q_OBJECT宏。下面介绍几种不同的连接方式，如下：

2.1、connect+宏实现信号与槽连接

在Qt4及之前的版本基于connect+宏实现信号与槽绑定，其中发送信号和槽函数需要用 SIGNAL() 和 SLOT() 来进行声明，connect函数声明如下：

QMetaObject::Connection QObject::connect(const QObject *sender, const char *signal, 
    const QObject *receiver, const char *method, Qt::ConnectionType type = Qt::AutoConnection)
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下面是一段示例代码，如下：

#include "mainwindow.h"
#include "ui_mainwindow.h"
#include <QDebug>

MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)
    : QMainWindow(parent)
    , ui(new Ui::MainWindow)
{
    ui->setupUi(this);
    // 登录按键绑定槽函数
    connect(this->ui->btn_ok, SIGNAL(clicked(bool)), this, SLOT(login()));

}

void MainWindow::login()
{
    QString username = ui->lineEdit_username->text();
    QString password = ui->lineEdit_password->text();

    if (username == "jack" && password == "12345") {
        qDebug() << "login success";
    } else {
        qDebug() << "login fail";
    }
}

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基于connect+宏实现信号与槽连接，需要注意下面这些问题

• 声明槽函数要使用private slots或public slots关键字
• 信号和槽参数不能包含任何变量名，只能包含类型

2.2、Qt5新connect函数

Qt5推出了新的connect函数，不需要使用SIGNAL()和SLOT()宏，可以在编译时做类型检查，connect函数声明如下：

QMetaObject::Connection QObject::connect(const QObject *sender, PointerToMemberFunction signal, 
    const QObject *context, Functor functor, Qt::ConnectionType type = Qt::AutoConnection)
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使用这种方法槽函数的声明不需要放到slots中，只要像普通的函数一样声明就可以了，类型需要与信号保持一致，下面给登录按键绑定槽函数，如下：

class MainWindow : public QMainWindow
{
    Q_OBJECT

public:
    MainWindow(QWidget *parent = nullptr);
    ~MainWindow();

    // 声明槽函数，与普通的成员函数一样
    void login();

private:
    Ui::MainWindow *ui;
};

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绑定槽函数

MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)
    : QMainWindow(parent)
    , ui(new Ui::MainWindow)
{
    ui->setupUi(this);
   
    // 登录按键绑定槽函数
    connect(ui->btn_ok, &QPushButton::clicked, this, &MainWindow::login);
}

void MainWindow::login()
{
    qDebug() << "login";
}

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2.3、使用函数指针

在Qt 5版本的connect 函数里，信号与槽函数的参数其实都是函数指针，当信号或槽函数有重载时，使用函数指针可以明确告诉编译器使用哪一个重载函数避免歧义

public:
    MainWindow(QWidget *parent = nullptr);
    ~MainWindow();

    // 声明两个同名的login函数
    void login();
    void login(int state);
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通过函数指针绑定槽函数

MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)
    : QMainWindow(parent)
    , ui(new Ui::MainWindow)
{
    ui->setupUi(this);

    // 定义函数指针（注意：声明指向成员函数的指针时，要增加类作用域）
    void (MainWindow::*pfnLoginSlot)() = &MainWindow::login;

    // 登录按键绑定无参槽函数
    connect(ui->btn_ok, &QPushButton::clicked, this, pfnLoginSlot);
}

void MainWindow::login()
{
    qDebug() << "login";
}

void MainWindow::login(int state)
{
    qDebug() << "login state";
}

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2.4、使用lambda表达式

在connect函数中，槽函数参数可以改用Lambda表达式的方式来进行传参。使用 Lambda表达式的好处是代码的书写更加方便快捷，同时不需要在类中对槽函数做任何的声明了

MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)
    : QMainWindow(parent)
    , ui(new Ui::MainWindow)
{
    ui->setupUi(this);

    // 使用Lamdbda表达式作为槽函数
    connect(ui->btn_ok, &QPushButton::clicked, this, [=](){
        qDebug() << "login";
    });
}

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2.5、使用Qt Creator添加信号的槽函数

通过Qt Creator 界面来完成发送信号和槽函数的连接，比如右键点击一个按钮，然后选择“转到槽”：

Qt Creator会自动生成如下代码，首先是槽函数的声明：

// 槽函数声明
private slots:
    void on_btn_cancel_clicked(bool checked);
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槽函数实现，如下：

#include "mainwindow.h"
#include "ui_mainwindow.h"
#include <QDebug>

MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)
    : QMainWindow(parent)
    , ui(new Ui::MainWindow)
{
    ui->setupUi(this);
}

MainWindow::~MainWindow()
{
    delete ui;
}

void MainWindow::on_btn_cancel_clicked(bool checked)
{
    
}
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使用这种方法不需要使用connect函数将信号与槽函数做连接。 这里槽函数的命名有一定的规则，一般是 on_objectname_signal 这样来命名的。这种方法优点是减少了手动敲代码的工作量，缺点是究竟有哪些信号与槽函数做了连接不易被发现，没有connect 函数看起来直观。

3、断开信号与槽函数之间的连接

在Qt中，断开（disconnect）信号与槽函数之间的连接是一个重要的操作，特别是在对象被销毁、连接不再需要或者需要改变信号与槽的关联关系时。Qt提供了QObject::disconnect函数来断开信号与槽之间的连接。以下是几种常见的断开信号与槽的方法：

3.1、断开所有信号与特定槽的连接

如果你想要断开一个对象上所有信号与某个特定槽的连接，可以使用以下方式：

// Qt4
QObject::disconnect(sender, nullptr, receiver, SLOT(specificSlot()));

// Qt5
QObject::disconnect(sender, nullptr, receiver, &ReceiverClass::specificSlot);
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3.2、断开特定信号与所有槽的连接

如果你想要断开某个特定信号与所有槽的连接，可以这样做：

// Qt4
QObject::disconnect(sender, SIGNAL(specificSignal()), nullptr, nullptr);

// Qt5
QObject::disconnect(sender, &SenderClass::specificSignal, nullptr, nullptr);
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3.3、断开特定信号与特定槽的连接

如果你想要断开某个特定信号与某个特定槽的连接，可以这样做：

// Qt4
QObject::disconnect(sender, SIGNAL(specificSignal()), receiver, SLOT(specificSlot()));

// Qt5
QObject::disconnect(sender, &SenderClass::specificSignal, receiver, &ReceiverClass::specificSlot);
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注意：当QObject被销毁时，Qt会自动断开所有与之相关的信号和槽的连接。但是，如果你想要更早地断开连接，或者想要确保某些连接在对象销毁之前被断开，那么你需要显式调用QObject::disconnect。

4、信号与槽函数类型要匹配

信号与槽函数参数类型要匹配，例如：信号函数带的参数是QString，那么绑定的槽函数要么不带参数（表示不接收数据），要么是跟信号函数一样的参数，下面的代码编译时会报错，因为信号与槽函数参数类型不匹配，如下：

MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)
    : QMainWindow(parent)
    , ui(new Ui::MainWindow)
{
    ui->setupUi(this);

    // 登录按键绑定槽函数
    connect(ui->btn_ok, &QPushButton::clicked, this, &MainWindow::login);

    m_pStudent = new Student(this);
    m_pTeacher = new Teacher(this);


    // 信号函数不带参数，槽函数带参数（QString），信号与槽函数参数类型不匹配编译时报错
    void (Teacher::*pfnTeacherSignal)() = &Teacher::hungry;
    void (Student::*pfnStudentSlot)(QString) = &Student::treat;

    QMetaObject::Connection conn = connect(m_pTeacher, pfnTeacherSignal, m_pStudent, pfnStudentSlot);
}

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5、总结

Qt的信号与槽机制提供了一种强大且灵活的方式来处理对象间的通信，它是Qt框架中不可或缺的一部分。通过信号和槽，开发者可以轻松地构建出响应式、事件驱动的用户界面和应用程序逻辑。