Qt信号与槽机制深度解析

1. 什么是信号槽机制

信号槽是Qt框架的核心特性之一，它提供了一种对象间通信的机制。与传统的回调函数相比，信号槽机制具有以下优势：

• 类型安全：信号和槽的参数类型由编译器检查
• 松耦合：发送者不知道也不关心接收者是谁
• 灵活性：一个信号可以连接多个槽，多个信号也可以连接同一个槽

在Qt中，信号(Signal)是在特定事件发生时被发射的事件通知，而槽(Slot)是对信号做出响应的成员函数。当信号被发射时，所有连接到该信号的槽函数都会被自动调用。

2. 信号和槽的关联

信号和槽通过QObject::connect()函数建立连接，基本语法如下：

connect(sender, SIGNAL(signal()), receiver, SLOT(slot()));

在示例代码中，我们看到了两种连接方式：

// 方式1：新式语法(推荐)
connect(btn, &QPushButton::clicked, this, &MainWindow::mySlot);

// 方式2：旧式语法
connect(btn, SIGNAL(clicked()), this, SLOT(mySlot()));

关键点：

• 使用SIGNAL()和SLOT()宏时，函数原型只能包含参数类型，不能有参数名
• 新式语法在编译时进行类型检查，更安全
• 连接成功后，当信号被发射时，槽函数会自动调用

3. 定义自己的信号

在Qt中，我们可以自定义信号。信号需要在类的signals:区域声明，且不需要实现：

signals:
    void mySignal(Student stu);

信号特点：

• 返回类型必须是void
• 信号可以有参数，参数类型必须能被Qt的元对象系统识别
• 信号只需声明，不需实现
• 使用emit关键字发射信号

4. 定义自己的槽

槽是普通的成员函数，可以在public slots:、protected slots:或private slots:区域声明：

public slots:
    void mySlot();
    void mySlot2(Student stu);

槽的特点：

• 可以是任何访问权限的成员函数
• 可以有返回值，但通常返回void
• 可以有参数，参数类型必须与连接的信号兼容
• 需要实现函数体

5. 发送信号

使用emit关键字发送信号：

void MainWindow::mySlot()
{
    Student s;
    s.age = 19;
    s.score = 100;
    
    emit mySignal(s);  // 发射信号
}

6. 信号和槽的连接方式

Qt提供了多种连接类型，通过Qt::ConnectionType指定：

7. 信号和槽的对应关系

信号和槽的连接可以有以下几种形式：

1. 一对一：一个信号连接一个槽
2. 一对多：一个信号连接多个槽（按连接顺序执行）
3. 多对一：多个信号连接同一个槽
4. 信号连接信号：一个信号触发另一个信号

示例代码中展示了多种连接方式：

// 一个信号连接一个槽
connect(btn, SIGNAL(clicked()), this, SLOT(mySlot()));

// 信号连接信号
connect(this, SIGNAL(mySignal(Student)), this, SLOT(mySlot2(Student)));

8. 信号槽的断开

使用disconnect()函数断开信号槽连接：

// 断开特定信号和槽
disconnect(btn, SIGNAL(clicked()), this, SLOT(mySlot()));

// 断开对象所有连接
disconnect(btn, 0, 0, 0);
btn->disconnect();

9. 信号槽传递自定义类型的参数

要传递自定义类型，必须使用qRegisterMetaType()注册：

// 注册自定义类型
qRegisterMetaType<Student>("Student");

// 然后才能用于信号槽连接
connect(this, SIGNAL(mySignal(Student)), this, SLOT(mySlot2(Student)));

要求：

• 自定义类型必须提供公有的默认构造函数、拷贝构造函数和析构函数
• 对于非QObject派生类，还需要使用Q_DECLARE_METATYPE宏声明

10. 完整代码回顾

mainwindow.h

#ifndef MAINWINDOW_H
#define MAINWINDOW_H
#include <QPushButton>
#include <QMainWindow>

QT_BEGIN_NAMESPACE
namespace Ui { class MainWindow; }
QT_END_NAMESPACE

struct Student {
    int age;
    int score;
};

class MainWindow : public QMainWindow
{
    Q_OBJECT

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

public slots:
    void mySlot();
    void mySlot2(Student stu);

signals:
    void mySignal(Student stu);

private:
    Ui::MainWindow *ui;
    QPushButton *btn;
};
#endif // MAINWINDOW_H

mainwindow.cpp

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

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

    // 创建一个按钮
    btn = new QPushButton(this);

    // 设置按钮位置
    btn -> setGeometry(100,50,  // x,y坐标,原点是左上角
                       80,40);  // 宽度 高度

    btn -> setText("我的按钮");

    // 把自定义的数据类型Student, 注册到元数据
    qRegisterMetaType<Student>("Student");

    //connect(btn,&QPushButton::clicked,this,&MainWindow::mySlot);

    connect(btn, SIGNAL(clicked()),
            this, SLOT(mySlot()));

    connect(this, SIGNAL(mySignal(Student)),
            this, SLOT(mySlot2(Student)));

//    connect(btn, SIGNAL(clicked()),
//            this, SLOT(mySlot()));
}

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

void MainWindow::mySlot()
{
//    qDebug() << "已经点击";
//    static int count = 0;
//    count++;
//    if(count >= 4){
//        disconnect(btn, SIGNAL(clicked()),
//                   this, SLOT(mySlot()));
        //disconnect(btn, 0, 0, 0);
        //}
    // 传递自定义类类型Student
    Student s;
    s.age = 19;
    s.score = 100;

    emit mySignal(s);
}

void MainWindow::mySlot2(Student stu)
{
    qDebug() << stu.age << stu.score;
}

main.cpp

#include "mainwindow.h"
#include <QApplication>

int main(int argc, char *argv[])
{
    QApplication a(argc, argv);
    MainWindow w;
    w.show();
    return a.exec();
}