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對于大多學(xué)習(xí)Qt的朋友，心中都有種好奇——那就是Qt最核心的信號與槽是如何實現(xiàn)的，對于小編自己也是一樣，當(dāng)然大家肯定都會去查閱相關(guān)資料，但大部分時候也只是一知半解，如果說要自己實現(xiàn)就會又摸不著頭腦了;所以小編決定自己親自用C++實現(xiàn)一個簡單版的信號槽，來理解Qt的實現(xiàn)原理。于是小編就在翻閱各牛人朋友的博客和反復(fù)研究Qt源碼自己重新寫了一下以便交流學(xué)習(xí)。

C++模擬實現(xiàn)Qt的信號與槽機制

我們先還是簡單的梳理一下Qt信號與槽的實現(xiàn)機理：在Qt中實現(xiàn)信號與槽最重要的就是通過元對象系統(tǒng)(MOS)的元對象編譯器(MOC)將我們定義的需要使用到信號與槽的類中的信號及信號調(diào)用槽函數(shù)的方法進行定義(這一步就會生成與源文件對應(yīng)的moc_xx.cpp文件)，然后通過系統(tǒng)提供的關(guān)聯(lián)方法(connect)將信號與槽建立一一對應(yīng)關(guān)系，當(dāng)發(fā)射信號(其實就是調(diào)用信號函數(shù))時就會通過信號與槽的對應(yīng)關(guān)系找到對應(yīng)槽函數(shù)進行調(diào)用。這樣的好處就是對于使用者而言不必去關(guān)心函數(shù)指針回調(diào)函數(shù)這些對于初學(xué)者比較不太容易搞清晰的東西，簡化了使用者的操作。當(dāng)然就像我們在享受幸福生活的時候，就一定有人在我們背后默默付出砥礪前行!這里也一樣，對于我們使用者簡化了操作，那為了實現(xiàn)這樣的效果就需要在后臺提供更多的支持。接下來我們就通過代碼再來梳理一遍。

首先我們使用信號與槽肯定就會有信號的發(fā)送者與接收者，所以我們就先去定義這兩個類對象：

sender.h
#pragma once
#include "object.h"
class Sender : public Object
{
X_OBJECT
public:
Sender(int n = 0) : m_num(n){
}
void sendSig();
signals:
void holdClass(int n);
int m_num;
};
sender.cpp
#include "sender.h"
void Sender::sendSig()
{
std::cout << "發(fā)送信號：holdClass" << std::endl;
emit holdClass(m_num);
}

在Qt中需要使用信號槽的對象都需要直接或間接繼承一個類QObject，并且需要添加一個私有宏定義Q_OBJECT，這里就用Object和X_OBJECT代替，signals是Qt中用于聲明信號函數(shù)的關(guān)鍵字，emit是Qt中用于發(fā)送信號定義的關(guān)鍵字，這里我們先假設(shè)已經(jīng)有這些類和宏定義，注意信號函數(shù)是不需要我們定義的，他是在MOC預(yù)處理生成的moc_xx.cpp中自動生成定義的，所以這里的cpp很簡單只有一個普通函數(shù)sendSig()的定義。同理我們再自己定義一個信號的接收者對象和其對應(yīng)的槽函數(shù)。

receiver.h
#pragma once
#include "object.h"
class Receiver : public Object
{
X_OBJECT
public:
Receiver() {
}
public slots:
void attendClass(int n);
};
receiver.cpp
#include "receiver.h"
void Receiver::attendClass(int n)
{
std::cout << "執(zhí)行槽函數(shù)attendClass：cur class " << n << std::endl;
}

這里的slots就是Qt中用于標(biāo)識槽函數(shù)聲明的關(guān)鍵字，槽函數(shù)是需要用戶自己定義的。

然后我們就需要再將發(fā)送者信號與接收者槽關(guān)聯(lián)起來，我們這就提供一個主函數(shù)來模擬關(guān)聯(lián)信號與槽，讓發(fā)送者產(chǎn)生信號：

main.cpp
#include "sender.h"
#include "receiver.h"
int main()
{
Sender xuedao(9527);
Receiver rjc;
Object::connect(&xuedao, SIGNAL(holdClass(int)), &rjc, SLOT(attendClass(int)));
xuedao.sendSig();
return 0;
}

這里的SIGNAL與SLOT在Qt中就是兩個轉(zhuǎn)換字符串的宏定義，connect是QObject的一個靜態(tài)函數(shù)方法。

我們要想這個程序能正常運行起來，接下來我們就需要去定義一個類似QObject的Object類和上面需要用到的關(guān)鍵字與宏定義，以及模擬MOC預(yù)處理產(chǎn)生對應(yīng)的moc_xx.cpp，里面細節(jié)的地方為了方便理解我都通過代碼注釋解釋說明了

object.h
#pragma once
#include
#include
#include
#include
#define signals protected
#define slots
#define emit
#define SLOT(slt) "1"#slt // 1用于標(biāo)識槽函數(shù)
#define SIGNAL(sig) "2"#sig //2用于標(biāo)識信號
class Object;
struct MetaObject
{
//每個對象可能會有多個信號與槽函數(shù)，這里就用兩個vector分別保存信號與槽函數(shù)信息操作起來方便點
std::vector sigs;
std::vector slts;
//activate的功能是通過信號發(fā)送者即信號索引找到關(guān)聯(lián)接收者和方法索引并調(diào)用對應(yīng)方法
static void activate(Object *sender, int idx, void **argv); //void **argv對應(yīng)信號傳遞的參數(shù)
struct Connection //用于打包信號接收者與方法的索引(對應(yīng)上面定義的vector中的信號槽的索引)
{
Object *m_receiver;
int method;
};
};
//Q_OBJECT宏中定義的比較多這里只選擇了我們需使用的幾個
//static MetaObject meta用于保存使用該宏定義對象中的信號與槽信號與槽的相關(guān)信息
//getMetaObject()用于返回發(fā)送者或接收者對象中的static MetaObject meta對象
#define X_OBJECT static MetaObject meta; \
virtual MetaObject *getMetaObject(); \
virtual void metaCall(int idx, void **argv); //idx為對應(yīng)槽函數(shù)的索引，void**argv用于接收信號傳遞的參數(shù)
class Object //需要使用信號槽對象的公共接口對象
{
X_OBJECT
public:
virtual ~Object() {}
//connect用于建立信號與槽的關(guān)聯(lián)信息
static void connect(Object *sender, const char *s1, Object *receiver, const char *s2);
private:
friend class MetaObject; //用于方便meta對象訪問下面的信號槽map
std::multimap mp; //用于保存信號索引與接收者對象即索引的對應(yīng)關(guān)系
//由于一個信號可以對應(yīng)多個槽，同樣多個信號也可以對應(yīng)一個槽，所以這里選用了multimap容器做對應(yīng)關(guān)系映射
};
object.cpp
#include "object.h"
#include //調(diào)用strcmp函數(shù)需要包含
void MetaObject::activate(Object *sender, int idx, void **argv)
{
//在信號槽對應(yīng)關(guān)系的mp中找到發(fā)送者idx索引信號對應(yīng)的接收者及關(guān)聯(lián)方法的調(diào)用
auto ptr = sender->mp.equal_range(idx);
for(auto it = ptr.first; it != ptr.second; it++) {
MetaObject::Connection con = it->second;
con.m_receiver->metaCall(con.method, argv); //調(diào)用接收者與發(fā)送者信號關(guān)聯(lián)的方法，并傳遞需要的參數(shù)
}
}
void Object::connect(Object *sender, const char *s1, Object *receiver, const char *s2)
{
int sig_idx = -1, slt_idx = -1;
MetaObject *senderMeta = sender->getMetaObject(); //獲取發(fā)送者中保存的meta對象
MetaObject *receiverMeta = receiver->getMetaObject(); //獲取接收中保存的meta對象
//比對信號名稱找到對應(yīng)的信號索引
for(int i = 0; i < senderMeta->sigs.size(); i++) {
if(0 == strcmp(s1+1, senderMeta->sigs[i].c_str())) {
sig_idx = i;
}
}
//這里確認是槽函數(shù),并找到對應(yīng)的槽函數(shù)索引
//如果有信號與信號關(guān)聯(lián)的情況這里就需要去查找接收者對應(yīng)的信號索引，這里省略了
if('1' == *s2) {
for(int i = 0; i < receiverMeta->slts.size(); i++) {
if(0 == strcmp(s2+1, receiverMeta->slts[i].c_str())) {
slt_idx = i;
}
}
}
if(-1 == sig_idx || -1 == slt_idx) {
std::cout << "no match sig or slt" << std::endl;
}
//利用multimap建立信號索引與接收者和方法索引的對應(yīng)關(guān)系
MetaObject::Connection con = {receiver, slt_idx};
sender->mp.insert(std::make_pair(sig_idx, con));
}
//下面的主要是預(yù)留的方便父類調(diào)用子類重寫方法的接口這里簡單定義即可
void Object::metaCall(int idx, void **ag)
{
}
MetaObject Object::meta;
MetaObject *Object::getMetaObject()
{
return &meta;
}