Qt信号与槽机制的本质

引入

对象与对象之间的通信有多个方式，如果我们要提供一种对象之间的通信机制。这种机制，要能够给两个不同对象中的函数建立映射关系，前者被调用时后者也能被自动调用。
再深入一些，两个对象如果都互相不知道对方的存在，仍然可以建立联系。甚至一对一的映射可以扩展到多对多，具体对象之间的映射可以扩展到抽象概念之间。这样子如何实现呢？

观察者模式

在我之前就介绍过设计模式之观察者模式，它就可以实现上述引入所讲的，两个对象如果都互相不知道对方的存在，仍然可以建立联系。归结到底就是回调函数+映射表的方式实现该思想。

qt的信号-槽

信号-槽 是Qt自定义的一种通信机制，它不同于标准C/C++ 语言，它的本质就是一种观察者模式的具体实现

信号-槽的使用方法，是在普通的函数声明之前，加上signal、slot标记，然后通过connect函数把信号与槽 连接起来。后续只要调用 信号函数,就可以触发连接好的信号或槽函数。

连接的时候，前面的是发送者，后面的是接收者。信号与信号也可以连接，这种情况把接收者信号看做槽即可。

信号与槽的分类

信号-槽要分成两种来看待，一种是同一个线程内的信号-槽，另一种是跨线程的信号-槽。

• 同一个线程内的信号-槽，就相当于函数调用，和前面的观察者模式相似，只不过信号-槽稍微有些性能损耗（因为需要查找映射表，这也是观察者解耦的代价）。

• 跨线程的信号-槽，在信号触发时，发送者线程将槽函数的调用转化成了一次“调用事件”，放入事件循环中。接收者线程执行到下一次事件处理时，处理“调用事件”，调用相应的函数。

信号与槽的实现 - 元对象编译器moc

信号-槽的实现，借助一个工具：元对象编译器MOC(Meta Object Compiler)。

这个工具被集成在了Qt的编译工具链qmake中，在开始编译Qt工程时，会先去执行MOC，从代码中解析signals、slot、emit等等这些标准C/C++不存在的关键字，以及处理Q_OBJECT、Q_PROPERTY、Q_INVOKABLE等相关的宏，生成一个moc_xxx.cpp的C++文件。比如信号函数只要声明、不需要自己写实现，就是在这个moc_xxx.cpp文件中，自动生成的。MOC之后就是常规的C/C++编译、链接流程了。

moc的本质-反射机制

MOC的本质，其实是一个反射器。标准C++没有反射功能(将来会有)，所以Qt用moc实现了反射功能。

什么叫反射呢？ 简单来说，就是运行过程中，获取对象的构造函数、成员函数、成员变量。

举个例子来说明，有下面这样一个类声明：

class Tom {
public:Tom() {}const std::string & getName() const{return m_name;}void setName(const std::string &name) {m_name = name;}
private:std::string m_name;
};

类的使用者,看不到类的声明,头文件都拿不到,不能直接调用类的构造函数、成员函数。

从配置文件拿到了一段字符串“Tom”，就要创建一个Tom类的对象实例。然后又拿到一段“setName”的字符串，就要去调用Tom的setName函数。

面对这种需求，就需要把Tom类的构造函数、成员函数等信息存储起来，还要能够被调用到。

这些信息就是 “元信息”，使用者通过“元信息”就可以“使用这个类”。这便是反射了。

设计模式中的“工厂模式”，就是一个典型的反射案例。不过工厂模式只解决了构造函数的调用，没有成员函数、成员变量等信息。

参考

学习反射看这一篇就够了

如何优雅的实现C++编译期静态反射