Qt之emit、signals、slot的使用

信号和槽机制是 QT 的核心机制，要精通 QT 编程就必须对信号和槽有所了解。信号和槽是一种高级接口，应用于对象之间的通信，它是 QT 的核心特性，也是 QT 区别于其它工具包的重要地方。信号和槽是 QT 自行定义的一种通信机制，它独立于标准的 C/C++ 语言，因此要正确的处理信号和槽，必须借助一个称为 moc（Meta Object Compiler）的 QT 工具，该工具是一个 C++ 预处理程序，它为高层次的事件处理自动生成所需要的附加代码。

在我们所熟知的很多 GUI 工具包中，窗口小部件 (widget) 都有一个回调函数用于响应它们能触发的每个动作，这个回调函数通常是一个指向某个函数的指针。但是，在 QT 中信号和槽取代了这些凌乱的函数指针，使得我们编写这些通信程序更为简洁明了。信号和槽能携带任意数量和任意类型的参数，他们是类型完全安全的，不会像回调函数那样产生 core dumps。

所有从 QObject 或其子类 ( 例如 Qwidget) 派生的类都能够包含信号和槽。当对象改变其状态时，信号就由该对象发射 (emit) 出去，这就是对象所要做的全部事情，它不知道另一端是谁在接收这个信号。这就是真正的信息封装，它确保对象被当作一个真正的软件组件来使用。槽用于接收信号，但它们是普通的对象成员函数。一个槽并不知道是否有任何信号与自己相连接。而且，对象并不了解具体的通信机制。

你可以将很多信号与单个的槽进行连接，也可以将单个的信号与很多的槽进行连接，甚至于将一个信号与另外一个信号相连接也是可能的，这时无论第一个信号什么时候发射系统都将立刻发射第二个信号。总之，信号与槽构造了一个强大的部件编程机制。

信号

当某个信号对其客户或所有者发生的内部状态发生改变，信号被一个对象发射。只有定义过这个信号的类及其派生类能够发射这个信号。当一个信号被发射时，与其相关联的槽将被立刻执行，就象一个正常的函数调用一样。信号 - 槽机制完全独立于任何 GUI 事件循环。只有当所有的槽返回以后发射函数（emit）才返回。如果存在多个槽与某个信号相关联，那么，当这个信号被发射时，这些槽将会一个接一个地执行，但是它们执行的顺序将会是随机的、不确定的，我们不能人为地指定哪个先执行、哪个后执行。

信号的声明是在头文件中进行的，QT 的 signals 关键字指出进入了信号声明区，随后即可声明自己的信号。例如，下面定义了三个信号：

Q_OBJECT
signals:
    void mySignal();
    void mySignal(int x);
    void mySignalParam(int x,int y);
    void mySignal();
    void mySignal(int x);
    void mySignalParam(int x,int y);

在上面的定义中，signals 是 QT 的关键字，而非 C/C++ 的。接下来的一行 void mySignal() 定义了信号 mySignal，这个信号没有携带参数；接下来的一行 void mySignal(int x) 定义 了重名信号 mySignal，但是它携带一个整形参数，这有点类似于 C++ 中的虚函数。从形式上讲信号的声明与普通的 C++ 函数是一样的，但是信号却没有函数体定义，另外，信号的返回类型都是 void，不要指望能从信号返回什么有用信息。信号由 moc 自动产生，它们不应该在 .cpp 文件中实现。

槽

槽是普通的 C++ 成员函数，可以被正常调用，它们唯一的特殊性就是很多信号可以与其相关联。当与其关联的信号被发射时，这个槽就会被调用。槽可以有参数，但槽的参数不能有缺省值。既然槽是普通的成员函数，因此与其它的函数一样，它们也有存取权限。槽的存取权限决定了谁能够与其相关联。同普通的 C++ 成员函数一样，槽函数也分为三种类型，即 public slots、private slots 和 protected slots。

public slots：在这个区内声明的槽意味着任何对象都可将信号与之相连接。这对于组件编程非常有用，你可以创建彼此互不了解的对象，将它们的信号与槽进行连接以便信息能够正确的传递。

protected slots：在这个区内声明的槽意味着当前类及其子类可以将信号与之相连接。这适用于那些槽，它们是类实现的一部分，但是其界面接口却面向外部。

private slots：在这个区内声明的槽意味着只有类自己可以将信号与之相连接。这适用于联系非常紧密的类。

槽也能够声明为虚函数，这也是非常有用的。

槽的声明也是在头文件中进行的。例如，下面声明了三个槽：

Q_OBJECT
public slots:
   void mySlot();
   void mySlot(int x);
   void mySignalParam(int x,int y);

信号与槽的关联

建立关系

通过调用 QObject 对象的 connect 函数来将某个对象的信号与另外一个对象的槽函数相关联，这样当发射者发射信号时，接收者的槽函数将被调用。该函数的定义如下：

bool QObject::connect ( const QObject * sender, const char * signal,   const QObject * receiver, const char * member ) [static]

这个函数的作用就是将发射者 sender 对象中的信号 signal 与接收者 receiver 中的 member 槽函数联系起来。当指定信号 signal 时必须使用 QT 的宏 SIGNAL()，当指定槽函数时必须使用宏 SLOT()。如果发射者与接收者属于同一个对象的话，那么在 connect 调用中接收者参数可以省略。

例如，下面定义了两个对象：标签对象 label 和滚动条对象 scroll，并将 valueChanged() 信号与标签对象的 setNum() 相关联，另外信号还携带了一个整形参数，这样标签总是显示滚动条所处位置的值。

QLabel     *label  = new QLabel;
QScrollBar *scroll = new QScrollBar;
QObject::connect( scroll, SIGNAL(valueChanged(int)),
                  label,  SLOT(setNum(int)) );

一个信号甚至能够与另一个信号相关联，看下面的例子：

class MyWidget : public QWidget
{
public:
    MyWidget();
...
signals:
    void aSignal();
...
private:
...
    QPushButton *aButton;
};
MyWidget::MyWidget()
{
    aButton = new QPushButton( this );
    connect( aButton, SIGNAL(clicked()), SIGNAL(aSignal()) );
}

在上面的构造函数中，MyWidget 创建了一个私有的按钮 aButton，按钮的单击事件产生的信号 clicked() 与另外一个信号 aSignal() 进行了关联。这样一来，当信号 clicked() 被发射时，信号 aSignal() 也接着被发射。当然，你也可以直接将单击事件与某个私有的槽函数相关联，然后在槽中发射 aSignal() 信号，这样的话似乎有点多余。

断开关系

当信号与槽没有必要继续保持关联时，我们可以使用 disconnect 函数来断开连接。其定义如下：

bool QObject::disconnect ( const QObject * sender, const char * signal,   const Object * receiver, const char * member ) [static]

这个函数断开发射者中的信号与接收者中的槽函数之间的关联。

有三种情况必须使用 disconnect() 函数：

1、断开与某个对象相关联的任何对象。这似乎有点不可理解，事实上，当我们在某个对象中定义了一个或者多个信号，这些信号与另外若干个对象中的槽相关联，如果我们要切断这些关联的话，就可以利用这个方法，非常之简洁。

disconnect( myObject, 0, 0, 0 )
或者
myObject->disconnect()

2、断开与某个特定信号的任何关联。

disconnect( myObject, SIGNAL(mySignal()), 0, 0 )
或者
 myObject->disconnect( SIGNAL(mySignal()) )

3、断开两个对象之间的关联。

disconnect( myObject, 0, myReceiver, 0 )
或者
myObject->disconnect(  myReceiver )

在 disconnect 函数中 0 可以用作一个通配符，分别表示任何信号、任何接收对象、接收对象中的任何槽函数。但是发射者 sender 不能为 0，其它三个参数的值可以等于 0。

元对象工具

元对象编译器 moc（meta object compiler）对 C++ 文件中的类声明进行分析并产生用于初始化元对象的 C++ 代码，元对象包含全部信号和槽的名字以及指向这些函数的指针。

moc 读 C++ 源文件，如果发现有 Q_OBJECT 宏声明的类，它就会生成另外一个 C++ 源文件，这个新生成的文件中包含有该类的元对象代码。例如，假设我们有一个头文件 mysignal.h，在这个文件中包含有信号或槽的声明，那么在编译之前 moc 工具就会根据该文件自动生成一个名为 mysignal.moc.h 的 C++ 源文件并将其提交给编译器；类似地，对应于 mysignal.cpp 文件 moc 工具将自动生成一个名为 mysignal.moc.cpp 文件提交给编译器。

元对象代码是 signal/slot 机制所必须的。用 moc 产生的 C++ 源文件必须与类实现一起进行编译和连接，或者用 #include 语句将其包含到类的源文件中。moc 并不扩展 #include 或者 #define 宏定义 , 它只是简单的跳过所遇到的任何预处理指令。

程序样例

简单样例

这里给出了一个简单的样例程序，程序中定义了三个信号、三个槽函数，然后将信号与槽进行了关联，每个槽函数只是简单的弹出一个对话框窗口。

信号和槽函数的声明一般位于头文件中，同时在类声明的开始位置必须加上 Q_OBJECT 语句，这条语句是不可缺少的，它将告诉编译器在编译之前必须先应用 moc 工具进行扩展。关键字 signals 指出随后开始信号的声明，这里 signals 用的是复数形式而非单数，siganls 没有 public、private、protected 等属性，这点不同于 slots。另外，signals、slots 关键字是 QT 自己定义的，不是 C++ 中的关键字。

信号的声明类似于函数的声明而非变量的声明，左边要有类型，右边要有括号，如果要向槽中传递参数的话，在括号中指定每个形式参数的类型，当然，形式参数的个数可以多于一个。

关键字 slots 指出随后开始槽的声明，这里 slots 用的也是复数形式。

槽的声明与普通函数的声明一样，可以携带零或多个形式参数。既然信号的声明类似于普通 C++ 函数的声明，那么，信号也可采用 C++ 中虚函数的形式进行声明，即同名但参数不同。例如，第一次定义的 void mySignal() 没有带参数，而第二次定义的却带有参数，从这里我们可以看到 QT 的信号机制是非常灵活的。

信号与槽之间的联系必须事先用 connect 函数进行指定。如果要断开二者之间的联系，可以使用函数 disconnect。

//tsignal.h
...
class TsignalApp:public QMainWindow
{
    Q_OBJECT
    ...
    // 信号声明区
    signals:
        // 声明信号 mySignal()
        void mySignal();
        // 声明信号 mySignal(int)
        void mySignal(int x);
        // 声明信号 mySignalParam(int,int)
        void mySignalParam(int x,int y);
    // 槽声明区
    public slots:
        // 声明槽函数 mySlot()
        void mySlot();
        // 声明槽函数 mySlot(int)
        void mySlot(int x);
        // 声明槽函数 mySignalParam (int，int)
        void mySignalParam(int x,int y);
}
...
//tsignal.cpp
...
TsignalApp::TsignalApp()
{
    ...
    // 将信号 mySignal() 与槽 mySlot() 相关联
    connect(this,SIGNAL(mySignal()),SLOT(mySlot()));
    // 将信号 mySignal(int) 与槽 mySlot(int) 相关联
    connect(this,SIGNAL(mySignal(int)),SLOT(mySlot(int)));
    // 将信号 mySignalParam(int,int) 与槽 mySlotParam(int,int) 相关联
    connect(this,SIGNAL(mySignalParam(int,int)),SLOT(mySlotParam(int,int)));
}
// 定义槽函数 mySlot()
void TsignalApp::mySlot()
{
    QMessageBox::about(this,"Tsignal", "This is a signal/slot sample without
parameter.");
}
// 定义槽函数 mySlot(int)
void TsignalApp::mySlot(int x)
{
    QMessageBox::about(this,"Tsignal", "This is a signal/slot sample with one
parameter.");
}
// 定义槽函数 mySlotParam(int,int)
void TsignalApp::mySlotParam(int x,int y)
{
    char s[256];
    sprintf(s,"x:%d y:%d",x,y);
    QMessageBox::about(this,"Tsignal", s);
}
void TsignalApp::slotFileNew()
{
    // 发射信号 mySignal()
    emit mySignal();
    // 发射信号 mySignal(int)
    emit mySignal(5);
    // 发射信号 mySignalParam(5，100)
    emit mySignalParam(5,100);
}

多线程之间的通信实例

问题描述：界面线程MainApp为主线程，工作线程MyThread为一子线程，从工作线程向主线程传递位置用于改变主线程中按钮的PushButton位置。

注：Qt的信号与槽机制可以将任何继承自QObject类的对象捆绑在一起，使不同对象之间能够相互通信。

以下是几个实现的文件

// mythread.h

#ifndef MYTHREAD_H
#define MYTHREAD_H
#include <QThread>
#include <QPushButton>
class MyThread : public QThread
{
    Q_OBJECT
public:
    explicit MyThread(QPushButton *pb);
    ~MyThread();
    QPushButton *pb;
signals:
    void change_postion(int); // 用于向主线程发送数据的信号函数， 在.cpp中，没有进行定义，直接使用emit进行数据的发送
protected:
    void run();
public slots:
private:
};
#endif // MYTHREAD_H

// mythread.cpp

#include "mythread.h"
#include <QDebug>
MyThread::MyThread(QPushButton *pb) :
    QThread()
{
    this->pb = pb;
}
void MyThread::run()
{
    int i = 0;
    while(true)
    {
        qDebug("The number is : %d", i);
        i += 10;
        emit change_postion(i); // 多线程间的通信 将i的值发送到主线程中
        this->msleep(1000);
        if(i == 400)
        {
            i = 0;
        }
    }
}
MyThread::~MyThread()
{
}

// MainWindow.h

#ifndef MAINWINDOW_H
#define MAINWINDOW_H
#include <QtGui/QMainWindow>
#include "mythread.h"
class MainWindow : public QMainWindow
{
    Q_OBJECT
public:
    MainWindow(QWidget *parent = 0);
    ~MainWindow();
    MyThread *thread;
    QPushButton *pb;
private slots:
    void move_button(int i);
};
#endif // MAINWINDOW_H

// MainWindow.cpp

#include "mainwindow.h"
#include <QDebug>
MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)
    : QMainWindow(parent)
{
    this->setGeometry(0, 0, 400, 400);
    pb = new QPushButton("AA", this);
    thread = new MyThread(pb);
    // 将子线程中的信号 与 主线程的反应槽函数进行连接
    connect(thread, SIGNAL(change_postion(int)), this, SLOT(move_button(int)), Qt::QueuedConnection); // connect函数的重载，最后一个参数需要注意，不能使用默认
    thread->start();
}
MainWindow::~MainWindow()
{
    delete thread;
}
void MainWindow::move_button(int i)
{
    pb->move(i, i);
}

// main.cpp

#include <QtGui/QApplication>
#include "mainwindow.h"
int main(int argc, char *argv[])
{
    QApplication a(argc, argv);
    MainWindow w;
    w.show();
    return a.exec();
}

实现过程中遇到过的问题：

1.connect函数的第五个参数代表信号与槽的连接模式，线程间的信号与槽不能使用Qt::DirectConnection直接连接方式，因为它要求在发信号的线程内执行槽函数。而Qt::QueuedConnection队列方式将信号转换成事件发送到槽函数所在线程的消息队列中让槽函数所在线程来处理，可以实现线程安全的线程间的通信。这样的时效性也不差，上面的实现中，会在子线程“run()”函数中的第二个Sleep之前执行主线程的“change_position(int)”。

于是在调试的时候子线程的“emit change_position(int);”的下一步并不会立即跳转到主线程的“move_button(int)”，我开始还以为信号中途丢了没送达呢。。而强制使用Qt::DirectConnection模式却怎么也摆脱不了错误。

2.线程间用“信号与槽”传递引用参数的话，一定要加const，因为const文字常量存在常量区中，生命周期与程序一样的长。这样可以避免slot调用的时候参数的运行期已过而使引用无效。

我开始没注意到需要加const，程序运行时并没有报告错误，但是主线程毫无使用子线程传递来的字符串的迹象，这让我更加错误地以为子线程发送的信号丢了。。

应注意的问题

信号与槽机制是比较灵活的，但有些局限性我们必须了解，这样在实际的使用过程中做到有的放矢，避免产生一些错误。下面就介绍一下这方面的情况。

1 ．信号与槽的效率是非常高的，但是同真正的回调函数比较起来，由于增加了灵活性，因此在速度上还是有所损失，当然这种损失相对来说是比较小的，通过在一台 i586-133 的机器上测试是 10 微秒（运行 Linux），可见这种机制所提供的简洁性、灵活性还是值得的。但如果我们要追求高效率的话，比如在实时系统中就要尽可能的少用这种机制。

2 ．信号与槽机制与普通函数的调用一样，如果使用不当的话，在程序执行时也有可能产生死循环。因此，在定义槽函数时一定要注意避免间接形成无限循环，即在槽中再次发射所接收到的同样信号。例如 , 在前面给出的例子中如果在 mySlot() 槽函数中加上语句 emit mySignal() 即可形成死循环。

3 ．如果一个信号与多个槽相联系的话，那么，当这个信号被发射时，与之相关的槽被激活的顺序将是随机的。

4. 宏定义不能用在 signal 和 slot 的参数中。

既然 moc 工具不扩展 #define，因此，在 signals 和 slots 中携带参数的宏就不能正确地工作，如果不带参数是可以的。例如，下面的例子中将带有参数的宏 SIGNEDNESS(a) 作为信号的参数是不合语法的：

#ifdef ultrix
#define SIGNEDNESS(a) unsigned a
#else
#define SIGNEDNESS(a) a
#endif
class Whatever : public QObject
{
[...]
signals:
    void someSignal( SIGNEDNESS(a) );
[...]
};

5. 构造函数不能用在 signals 或者 slots 声明区域内。

的确，将一个构造函数放在 signals 或者 slots 区内有点不可理解，无论如何，不能将它们放在 private slots、protected slots 或者 public slots 区内。下面的用法是不合语法要求的：

class SomeClass : public QObject
{
    Q_OBJECT
public slots:
    SomeClass( QObject *parent, const char *name )
        : QObject( parent, name ) {}  // 在槽声明区内声明构造函数不合语法
[...]
};

6. 函数指针不能作为信号或槽的参数。

例如，下面的例子中将void (*applyFunction)(QList*, void*)作为参数是不合语法的：

class someClass : public QObject
{
    Q_OBJECT
[...]
public slots:
    void apply(void (*applyFunction)(QList*, void*), char*); // 不合语法
};

7. 信号与槽不能有缺省参数。

既然 signal->slot 绑定是发生在运行时刻，那么，从概念上讲使用缺省参数是困难的。下面的用法是不合理的：

class SomeClass : public QObject
{
    Q_OBJECT
public slots:
    void someSlot(int x=100); // 将 x 的缺省值定义成 100，在槽函数声明中使用是错误的
};

8. 信号与槽也不能携带模板类参数。

如果将信号、槽声明为模板类参数的话，即使 moc 工具不报告错误，也不可能得到预期的结果。 例如，下面的例子中当信号发射时，槽函数不会被正确调用：

[...]
public slots:
    void MyWidget::setLocation (pair<int,int> location);
[...]
public signals:
    void MyObject::moved (pair<int,int> location);

但是，你可以使用 typedef 语句来绕过这个限制。如下所示：

typedef pair<int,int> IntPair;
[...]
public slots:
    void MyWidget::setLocation (IntPair location);
[...]
public signals:
    void MyObject::moved (IntPair location);

这样使用的话，你就可以得到正确的结果。

9. 嵌套的类不能位于信号或槽区域内，也不能有信号或者槽。

例如，下面的例子中，在 class B 中声明槽 b() 是不合语法的，在信号区内声明槽 b() 也是不合语法的。

class A
{
    Q_OBJECT
public:
    class B
{
    public slots:   // 在嵌套类中声明槽不合语法
        void b();
    [....]
    };
signals:
    class B
{
    // 在信号区内声明嵌套类不合语法
    void b();
    [....]
    }:
};

10. 友元声明不能位于信号或者槽声明区内。

相反，它们应该在普通 C++ 的 private、protected 或者 public 区内进行声明。下面的例子是不合语法规范的：

class someClass : public QObject
{
    Q_OBJECT
[...]
signals: // 信号定义区
    friend class ClassTemplate; // 此处定义不合语法
};

参考

Qt之emit、signals、slot的使用
Qt emit的使用
Qt 多线程之间的通信 实例 emit