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一.信号和槽概述

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，⽤⼾关闭窗⼝会发出 “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之为槽。

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。⽐如，“按钮” 和 “窗⼝”
本⾝是两个独⽴的控件，点击 “按钮” 并不会对 “窗⼝” 造成任何影响。通过信号和槽机制，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。

信号的本质

信号是由于用户对窗⼝或控件进⾏了某些操作，导致窗⼝或控件产⽣了某个特定事件，这时 Qt 对应的窗⼝类会发出某个信号，以此对用户操作做出反应。因此，信号的本质就是事件。如：

• 按钮单击、双击，窗⼝刷新，⿏标移动、⿏标按下、⿏标释放， 键盘输⼊等

那么在 Qt 中信号是通过什么形式呈现给使⽤者的呢？

• 我们对哪个窗⼝进⾏操作, 哪个窗⼝就可以捕捉到这些被触发的事件。
• 对于使⽤者来说触发了⼀个事件我们就可以得到 Qt 框架给我们发出的某个特定信号。
• 信号的呈现形式就是函数， 也就是说某个事件产⽣了， Qt 框架就会调⽤某个对应的信号函数， 通知使⽤者。
  在 Qt 中信号的发出者是某个实例化的类对象。

槽的本质

槽（Slot）就是对信号响应的函数。槽就是⼀个函数，与⼀般的 C++ 函数是⼀样的，可以定义在
类的任何位置（ public、protected 或 private ），可以具有任何参数，可以被重载，也可以被直接调⽤（但是不能有默认参数）。槽函数与⼀般的函数不同的是：槽函数可以与⼀个信号关联，当信号被发射时，关联的槽函数被⾃动执⾏。

说明

• 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，假如使⽤信号和槽机制实现：“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，专⻔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）。

• 💡 信号函数的定义是 Qt ⾃动在编译程序之前⽣成的. 编写 Qt 应⽤程序的程序猿⽆需关注.这种⾃动⽣成代码的机制称为 元编程 (Meta Programming) .

信号和槽的使⽤

连接信号和槽

在 Qt 中，QObject 类提供了⼀个静态成员函数 connect() ，该函数专⻔⽤来关联指定的信号函数和槽函数。

💡QObject 是 Qt 内置的⽗类，Qt 中提供的很多类都是直接或者间接继承⾃ QObject。

connect() 函数原型：

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

参数说明：

• sender：信号的发送者；
• signal：发送的信号（信号函数）；
• receiver：信号的接收者；
• method：接收信号的槽函数；
• 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。

代码⽰例: 在窗⼝中设置⼀个按钮，当点击 “按钮” 时关闭 “窗⼝” .

查看内置信号和槽

系统⾃带的信号和槽通常是通过 “Qt 帮助⽂档” 来查询。如上述⽰例，要查询 “按钮” 的信号，在帮助⽂档中输⼊：QPushButton，

• ⾸先可以在 “Contents” 中寻找关键字 signals，
• 如果没有找到, 继续去⽗类中查找. 因此我们去他的⽗类 QAbstractButton 中继续查找关键字signals。

Contents里面们没有Signals关键字，去父类查找，点击父类。

点击Signals,就找到clicked()信号函数了。

查找close槽函数也是类似的方法，这里不赘述。

通过 Qt Creator ⽣成信号槽代码

代码⽰例: 在窗⼝中设置⼀个按钮，当点击 “按钮” 时关闭 “窗⼝”

1. 双击 widget.ui ⽂件，进⼊ UI 设计界⾯；

2. 在 UI 设计窗⼝中拖⼊⼀个 “按钮” ，并且修改 “按钮” 的名称及字体⼤⼩等；

3. 可视化⽣成槽函数；

4. 当单击 “转到槽…” 之后，出现如下界⾯：对于按钮来说，当点击时发送的信号是：clicked()，所以此处选择：clicked()

5. ⾃动⽣成槽函数原型框架；
(1) 在 “widget.h” 头⽂件中⾃动添加槽函数的声明；

• ⾃动⽣成槽函数的名称有⼀定的规则。槽函数的命名规则为on_XXX_SSS，其中：

1、以 " on " 开头，中间使⽤下划线连接起来；
2、" XXX " 表⽰的是对象名(控件的 objectName 属性)。
3、“SSS " 表⽰的是对应的信号。 如：” on_pushButton_clicked() " ，pushButton 代表的是对象名，clicked 是对应的信号。

💡 按照这种命名⻛格定义的槽函数, 就会被 Qt ⾃动的和对应的信号进⾏连接.但是咱们⽇常写代码的时候, 除⾮是 IDE ⾃动⽣成, 否则最好还是不要依赖命名规则, ⽽是显式使⽤ connect 更好.

• ⼀⽅⾯显式 connect 可以更清晰直观的描述信号和槽的连接关系.
• 另⼀⽅⾯也防⽌信号或者槽的名字拼写错误导致连接失效.

（2）在 “widget.cpp” 中⾃动⽣成槽函数定义.

在槽函数函数定义中添加要实现的功能. 实现关闭窗⼝的效果.

void Widget::on_pushButton_clicked()
{this->close();
}

⾃定义信号和槽

基本语法
在 Qt 中，允许⾃定义信号的发送⽅以及接收⽅，即可以⾃定义信号函数和槽函数。但是对于⾃定义的信号函数和槽函数有⼀定的书写规范。

⾃定义信号函数书写规范

• ⾃定义信号函数必须写到 “signals” 下；
• 返回值为 void，只需要声明，不需要实现；
• 可以有参数，也可以发⽣重载；

⾃定义槽函数书写规范

• 早期的 Qt 版本要求槽函数必须写到 “public slots” 下，但是现在⾼级版本的 Qt 允许写到类的"public" 作⽤域中或者全局下；
• 返回值为 void，需要声明，也需要实现；
• 可以有参数，可以发⽣重载；

发送信号

• 使⽤ "emit" 关键字发送信号 。“emit” 是⼀个空的宏。“emit” 其实是可选的，没有什么含义，只是为了提醒开发⼈员。

示例1

1、在 widget.h 中声明⾃定义的信号和槽，如图所⽰；

2、在 widget.cpp 中实现槽函数，并且关联信号和槽

注意：图中的 ① 和 ② 的顺序不能颠倒。

• 原因是, ⾸先关联信号和槽，⼀旦检测到信号发射之后就会⽴⻢执⾏关联的槽函数。反之，若先发射信号，此时还没有关联槽函数，当信号发射之后槽函数不会响应

⽰例2：当⽼师说 "上课了"，学⽣们就 "开始学习"。

1、在源⽂件中新建两个类，⼀个是⽼师类，⼀个是学⽣类；⾸先选中项⽬名称，⿏标右键 -----> “Add New…”

添加完成之后，项⽬⽬录新增⽂件如下：

2. 在 teacher.h 中声明信号函数：

3. 在 student.h 中声明槽函数：

4. 在 student.cpp 中实现槽函数：

5. 在 widget.h 中实例化 “⽼师类对象” 和 “学⽣类对象”；

6. 在 widget.cpp 中连接⾃定义信号和槽；

7. 程序输出

带参数的信号和槽

Qt 的信号和槽也⽀持带有参数, 同时也可以⽀持重载.

此时信号触发, 调⽤到槽函数的时候, 信号函数中的实参就能够被传递到槽函数的形参当中.

⽰例1：重载信号槽
（1）在 “widget.h” 头⽂件中声明重载的信号函数以及重载的槽函数；如下图所⽰：

（2）在 “Widget.cpp” ⽂件实现重载槽函数以及连接信号和槽。

我遇到的一个错误：

在 Qt 中，信号（signal）和槽（slot）机制不支持直接通过函数指针进行重载的连接，因为信号和槽的连接需要明确的函数签名。在我的代码中，我尝试对 MySignal 和 HandlerSignal 进行重载，但在使用 QObject::connect 时，没有指定具体要连接哪个重载版本，这会导致编译错误。

• 信号重载：Qt 允许信号重载，但 QObject::connect 需要知道具体连接哪个重载版本。
• 槽重载：同样，槽函数重载时，QObject::connect 无法直接解析要连接哪个版本。
• emit 关键字：emit MySignal(“hello”); 试图发射一个带参数的信号，但 MySignal 也被声明为无参数版本，这会导致混淆。

纠正：

运行结果：

其实信号的参数个数可以多于槽函数的参数个数，但是槽的参数个数不能多于信号参数个数.但是实际开发中最好还是保持参数个数也能匹配⼀致.

⽰例3：

1、在 “widget.h” 头⽂件中声明信号和槽函数；

2、在 “widget.cpp” ⽂件中实现槽函数以及连接信号和槽；

## 信号与槽的连接⽅式

1. ⼀对⼀
主要有两种形式，分别是：⼀个信号连接⼀个槽 和 ⼀个信号连接⼀个信号。

（1）⼀个信号连接⼀个槽

上面的例子演示过，不赘述。

（2）⼀个信号连接另⼀个信号
作用：实现信号的转发或级联。通过这种方式，当一个信号被触发时，它会自动触发另一个信号，从而将事件或状态的变化传播到更广泛的组件或逻辑中。

• 如下面的示例中，将clicked( )信号与自定义MySIgnal信号关联，当clicked( )信号发生时，会自动触发自定义MySIgnal信号。

2. ⼀对多
⼀个信号连接多个槽。这种设计模式允许一个事件（信号）触发多个响应（槽），从而实现灵活的事件处理。

以下是一个常见的应用场景：

• 假设有一个按钮，当按钮被点击时，需要同时更新界面上的标签、记录日志，以及执行某个后台任务。可以通过将按钮的 clicked 信号连接到多个槽来实现。

⼀对多的示例：

3. 多对⼀

多个信号连接⼀个槽函数

• 示例场景：在智能家居系统中，用户可能通过多个设备（如手机APP、智能音箱、物理按键）控制同一台家电（如灯光、空调）。为了实现统一的控制逻辑，系统需要设计多对一的信号与槽机制：多个控制设备的信号连接到一个槽函数，由槽函数统一处理控制逻辑。

信号与槽的断开

使⽤ disconnect 即可完成断开，disconnect 的⽤法和 connect 基本⼀致.

示例：

Qt4 版本信号与槽的连接

Qt4 中的 connect ⽤法和 Qt5 相⽐是更复杂的. 需要搭配SIGNAL和 SLOT 宏来完成.⽽且缺少必要的函数类型的检查. 使代码更容易出错.

⽰例：
（1）在 “widget.h” 头⽂件中声明信号和槽

（2）在 “widget.cpp” ⽂件中实现槽函数以及连接信号与槽；

Qt4 版本信号与槽连接的优缺点：

• 优点：参数直观；
• 缺点：参数类型不做检测；

使⽤ Lambda 表达式定义槽函数

Qt5 在 Qt4 的基础上提⾼了信号与槽的灵活性，允许使⽤任意函数作为槽函数。

但如果想⽅便的编写槽函数，⽐如在编写函数时连函数名都不想定义，则可以通过 Lambda表达式 来达到这个⽬的。

Lambda表达式 是 C++11 增加的特性。C++11 中的 Lambda表达式 ⽤于定义并创建匿名的函数对象，以简化编程⼯作。

这里给出示例，lambda表达式不做详解，在专栏【C++学习笔记中–C++11新特性有讲解】。

这里需要注意的是：

• 要在".pro"⽂件中添加： CONFIG += C++11 ，因为 Lambda表达式 是 C++11 标准提出的。Qt5 以上的版本⽆需⼿动添加，在新建项⽬时会⾃动添加。
  
  简单示例：
  

## `信号与槽的优缺点` - 优点: `松散耦合` 信号发送者不需要知道发出的信号被哪个对象的槽函数接收，槽函数也不需要知道哪些信号关联了⾃⼰，Qt的信号槽机制保证了信号与槽函数的调⽤。`⽀持信号槽机制的类或者⽗类必须继承于 QObject类`。

• 缺点: 效率较低
  与回调函数相⽐，信号和槽稍微慢⼀些，因为它们提供了更⾼的灵活性，尽管在实际应⽤程序中差别不⼤。通过信号调⽤的槽函数⽐直接调⽤的速度慢约10倍（这是定位信号的接收对象所需的开销；遍历所有关联；编组/解组传递的参数；多线程时，信号可能需要排队），这种调⽤速度对性能要求不是⾮常⾼的场景是可以忽略的，是可以满⾜绝⼤部分场景。

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