Qt信号和槽机制详解

信号和槽是 Qt 特有的消息传输机制，它能将相互独立的控件关联起来。

举个简单的例子，按钮和窗口本是两个独立的控件，点击按钮并不会对窗口造成任何影响。通过信号和槽机制，我们可以将按钮和窗口关联起来，实现“点击按钮会使窗口关闭”的效果。

信号和槽

在 Qt 中，用户和控件的每次交互过程称为一个事件，比如“用户点击按钮”是一个事件，“用户关闭窗口”也是一个事件。每个事件都会发出一个信号，例如用户点击按钮会发出“按钮被点击”的信号，用户关闭窗口会发出“窗口被关闭”的信号。

Qt 中的所有控件都具有接收信号的能力，一个控件还可以接收多个不同的信号。对于接收到的每个信号，控件都会做出相应的响应动作。例如，按钮所在的窗口接收到“按钮被点击”的信号后，会做出“关闭自己”的响应动作；再比如输入框自己接收到“输入框被点击”的信号后，会做出“显示闪烁的光标，等待用户输入数据”的响应动作。在 Qt 中，对信号做出的响应动作就称为槽。

 

信号和槽机制底层是通过函数间的相互调用实现的。每个信号都可以用函数来表示，称为信号函数；每个槽也可以用函数表示，称为槽函数。例如，“按钮被按下”这个信号可以用 clicked() 函数表示，“窗口关闭”这个槽可以用 close() 函数表示，信号和槽机制实现“点击按钮会关闭窗口”的功能，其实就是 clicked() 函数调用 close() 函数的效果。

信号函数和槽函数通常位于某个类中，和普通的成员函数相比，它们的特别之处在于：

• 信号函数用  signals 关键字修饰，槽函数用 public slots、protected slots 或者 private slots 修饰。signals 和 slots 是 Qt 在 C++ 的基础上扩展的关键字，专门用来指明信号函数和槽函数；
• 信号函数只需要声明，不需要定义（实现），而槽函数需要定义（实现）。

为了提高程序员的开发效率，Qt 的各个控件类都提供了一些常用的信号函数和槽函数。例如 QPushButton 类提供了 4 个信号函数和 5 个 public slots 属性的槽函数，可以满足大部分场景的需要。

实际开发中，可以使用 Qt 提供的信号函数和槽函数，也可以根据需要自定义信号函数和槽函数，我们会在《Qt自定义信号和槽函数》一节做详细介绍。

Qt Creator 提供了很强大的 Qt GUI 开发手册，很容易就能查到某个控件类中包含哪些信号函数和槽函数。举个例子，查看 QPushButton 类中信号函数和槽函数的过程是：
1) 在程序中引入<QPushButton>头文件，双击选中“QPushButton”并按 "Fn+F1" 快捷键，就会弹出 QPushButton 类的使用手册，如下图所示。


2) 在 Contents 部分可以看到，QPushButton 类只提供了一些Public Slots属性的槽函数，没有提供信号函数。对于 QPushButton 类按钮，除了可以使用自己类提供的槽函数，还可以使用从父类继承过来的信号函数和槽函数。由图 2 可知，QPushButton 的父类是 QAbstractButton，点击 QAbstractButton 就可以直接跳转到此类的使用手册，如下图所示：


QAbstractButton 类中既有 Signals 信号函数，也有 Public Slots 槽函数，这里不再一一列举，感兴趣的读者可以自行查看。

注意，并非所有的控件之间都能通过信号和槽关联起来，信号和槽机制只适用于满足以下条件的控件：

• 控件类必须直接或者间接继承自 QObject 类。Qt 提供的控件类都满足这一条件，这里提供一张 Qt常用类的继承关系的高清图片，感兴趣的读者可以简单了解一下。
• 控件类中必须包含 private 属性的 Q_OBJECT 宏。

将某个信号函数和某个槽函数关联起来，需要借助 QObject 类提供的 connect() 函数。

connect()函数实现信号和槽

connect() 是 QObject 类中的一个静态成员函数，专门用来关联指定的信号函数和槽函数。

关联某个信号函数和槽函数，需要搞清楚以下 4 个问题：

• 信号发送者是谁？
• 哪个是信号函数？
• 信号的接收者是谁？
• 哪个是接收信号的槽函数？

仍以实现“按下按钮后窗口关闭”为例，先创建一个窗口和一个按钮，如下所示：

QWidget widget;
//定义一个按钮，它位于 widget 窗口中
QPushButton But("按钮控件",&widget);

信号发送者是 But 按钮对象，要发送的信号是“按钮被点击”，可以用 QPushButton 类提供的 clicked() 信号函数表示；信号的接收者是 widget 主窗口对象，“窗口关闭”作为信号对应的槽，可以用 QWidget 类提供的 close() 函数表示。

在 Qt5 版本之前，connect() 函数最常用的语法格式是：

QObject::connect(const QObject *sender, const char *signal, const QObject *receiver, const char *method, Qt::ConnectionType type = Qt::AutoConnection)

各个参数的含义分别是：

• sender：指定信号的发送者；
• signal：指定信号函数，信号函数必须用 SIGNAL() 宏括起来；
• reveiver：指定信号的接收者；
• method：指定接收信号的槽函数，槽函数必须用 SLOT() 宏括起来；
• type 用于指定关联方式，默认的关联方式为 Qt::AutoConnection，通常不需要手动设定。

用 connect() 函数将 But 按钮的 clicked() 信号函数和 widget 窗口的 close() 槽函数关联起来，实现代码如下：

connect(&But, SIGNAL(clicked()), &widget, SLOT(close()));

如此就实现了“按下按钮会关闭窗口”的功能。

Qt5 版本中，connect() 函数引入了新的用法，常用的语法格式是：

QObject::connect(const QObject *sender, PointerToMemberFunction signal, const QObject *receiver, PointerToMemberFunction method, Qt::ConnectionType type = Qt::AutoConnection)

和旧版本相比，新版的 connect() 函数改进了指定信号函数和槽函数的方式，不再使用  SIGNAL() 和 SLOT() 宏。

例如，用新版 connect() 函数关联 But 按钮的 clicked() 信号函数和 widget 窗口的 close() 槽函数，实现代码为：

connect(&But, &QPushButton::clicked, &widget, &QWidget::close);

可以看到，新版 connect() 函数指定信号函数和槽函数的语法格式是&+函数所在类+函数名。

一个 connect() 函数只能关联一个信号函数和一个槽函数，程序中可以包含多个 connect() 函数，能实现以下几种效果：

• 关联多个信号函数和多个槽函数；
• 一个信号函数可以关联多个槽函数，当信号发出时，与之关联的槽函数会一个接一个地执行，但它们执行的顺序是随机的，无法人为指定哪个先执行、哪个后执行；
• 多个信号函数可以关联同一个槽函数，无论哪个信号发出，槽函数都会执行。

此外，connect() 函数的 method 参数还可以指定一个信号函数，也就是说，信号之间也可以相互关联，这样当信号发出时，会随之发出另一个信号。

实例演示信号和槽机制

创建一个不含 ui 文件的 Qt Widgets Application 项目，只保留 main.cpp 源文件，删除 mainwindow.h 和 mainwindow.cpp 文件。在 main.cpp 文件中编写如下代码：

#include <QApplication>
#include <QWidget>
#include <QPushButton>

int main(int argc, char *argv[])
{
    QApplication a(argc, argv);
    //添加窗口
    QWidget widget;
    //定义一个按钮，它位于 widget 窗口中
    QPushButton But("按钮控件",&widget);
    //设置按钮的位置和尺寸
    But.setGeometry(10,10,100,50);
    //信号与槽，实现当用户点击按钮时，widget 窗口关闭
    QObject::connect(&But,&QPushButton::clicked,&widget,&QWidget::close);
    //让 widget 窗口显示
    widget.show();
    return a.exec();
}

运行结果为：
如上图所示，由于使用了 conect() 函数将 But 的 clicked() 信号函数和 widget 的 close() 槽函数关联起来，所以生成了“点击按钮后主窗口关闭”的效果。