【QT】线程模型、事件机制、信号槽机制 讲解

线程模型

Qt 的线程模型是基于事件驱动的，并采用了一个事件循环（Event Loop）机制。以下是 Qt 线程模型的关键概念：

1. 主线程（Main Thread）： Qt 程序通常有一个主线程，也称为 GUI 线程。主线程负责处理用户界面的事件和交互。所有的 GUI 元素和用户交互都应该在主线程中进行。主线程包含一个事件循环，通过 QCoreApplication 或 QApplication 类来启动。

2. 事件循环（Event Loop）： 事件循环是主线程或其他线程中的一个循环结构，它等待并处理事件。Qt 使用事件机制来处理用户输入、定时器事件、自定义事件等。线程通过调用 exec() 进入事件循环。在主线程中，QCoreApplication 或 QApplication 会自动启动事件循环。

3. 事件处理（Event Handling）： 在 Qt 中，事件是由对象发出的信号，其他对象通过槽函数来处理这些信号。事件的处理通常在发生事件的线程中进行。例如，GUI 事件通常在主线程中处理。

4. 线程间通信（Inter-Thread Communication）： Qt 提供了一些机制来在不同线程之间进行通信，其中最常用的是信号槽机制。通过信号槽，一个线程可以向另一个线程发送信号，从而触发槽函数的执行。这使得线程之间的通信更加简单和安全。

5. 对象树和父子关系： Qt 中的对象形成了一个层次结构，形成了对象树。每个对象都有一个父对象，当父对象被销毁时，它会自动销毁其所有子对象。通过这种父子关系，Qt 提供了一些线程安全的机制。

6. 线程安全（Thread Safety）： Qt 提供了一些线程安全的数据结构和函数，以便在多线程环境中使用。例如，QMutex、QMutexLocker 和 QWaitCondition 可以用于同步线程。

总体来说，Qt 线程模型允许开发者在不同线程中处理不同的任务，同时通过事件机制和信号槽机制实现线程之间的协同工作。主线程通常用于处理 GUI 相关的事务，而其他线程用于执行耗时任务或后台计算。通过良好的线程设计，Qt 确保了线程之间的安全通信和资源管理。

事件机制：

Qt 的事件机制是一种基于事件驱动的编程模型，它用于处理用户输入、定时器事件、系统事件等。以下是 Qt 事件机制的主要概念和流程：

1. 事件对象（Event Object）： 在 Qt 中，事件被封装在事件对象中。事件对象是 QEvent 类或其子类的实例。每个事件类型都对应一个特定的 QEvent 子类。例如，鼠标点击事件对应于 QMouseEvent。

2. 事件源（Event Source）： 事件源是产生事件的对象。在 Qt 中，继承了 QObject 类的对象通常是事件源。例如，QWidget 是一个常见的事件源，因为它是用户界面的基本构建块。

3. 事件接收者（Event Receiver）： 事件接收者是处理事件的对象。同样，继承了 QObject 类的对象通常是事件接收者。事件接收者通过重写事件处理函数来响应特定类型的事件。

4. 事件类型（Event Type）： 每个事件对象都有一个与之相关的事件类型。事件类型通常是 QEvent 类的一个子类，如 QMouseEvent、QKeyEvent 等。

5. 事件过滤器（Event Filter）： 事件过滤器是一个对象，它能够截获并处理其他对象发送的事件。通过在事件过滤器中实现 eventFilter 函数，可以对特定类型的事件进行拦截和处理。

Qt 的事件处理流程如下：

1. 事件源产生一个事件，并将其传递给事件接收者。

2. 事件接收者根据事件的类型和属性，决定是否处理这个事件。

3. 如果事件接收者处理了事件，它将执行相应的处理代码；否则，事件将传递给事件接收者的父对象，直至到达顶层父对象或者某个对象明确地处理了该事件。

4. 事件接收者可以通过调用 accept 或 ignore 函数来标记事件是否被处理。如果事件被标记为已处理，它将停止传递；如果被标记为未处理，它将继续传递。

下面是一个简单的示例，演示了如何在 Qt 中处理鼠标点击事件：

#include <QCoreApplication>
#include <QMouseEvent>
#include <QWidget>
#include <QDebug>

class MyWidget : public QWidget {
protected:
    void mousePressEvent(QMouseEvent *event) override {
        if (event->button() == Qt::LeftButton) {
            qDebug() << "Left mouse button clicked at" << event->pos();
        } else if (event->button() == Qt::RightButton) {
            qDebug() << "Right mouse button clicked at" << event->pos();
        }

        // 标记事件已经被处理
        event->accept();
    }
};

int main(int argc, char *argv[]) {
    QCoreApplication a(argc, argv);

    MyWidget widget;
    widget.show();

    return a.exec();
}

在这个示例中，MyWidget 继承自 QWidget，并重写了 mousePressEvent 函数来处理鼠标点击事件。在事件处理函数中，可以通过 event 对象获取鼠标点击的位置、按下的按钮等信息。事件默认是未处理的，如果处理了事件，可以调用 event->accept() 来标记事件已经被处理。

信号槽机制

信号槽机制是 Qt 中一种用于对象间通信的机制，它通过信号（signal）和槽（slot）的连接实现。这种机制允许一个对象（信号发射者）在特定的情况下发射信号，而另一个对象（槽接收者）则通过连接到这个信号的槽函数来接收并处理这个信号。以下是信号槽机制的详细讲解：

1. 信号（Signal）：

• 信号是由 QObject 派生类中定义的特殊函数。
• 信号是用于通知其他对象某个事件发生的机制。
• 信号声明在 signals: 部分，并没有具体的实现，只是用来标识一个信号的存在。
• 信号可以有参数，参数类型可以是 Qt 支持的任何类型。

class MyObject : public QObject {
    Q_OBJECT
signals:
    void dataChanged(int newValue);//并没有具体的实现
};

2. 槽（Slot）：

• 槽是普通的成员函数，被用于处理信号发射的事件。
• 槽函数的声明在 public slots: 或 private slots: 部分。
• 槽函数可以有参数，参数类型应与连接的信号的参数类型相匹配。
• 槽函数可以在一个类中，也可以在不同的类中。

class MyReceiver : public QObject {
    Q_OBJECT
public slots:
    void handleDataChanged(int newValue) {
        qDebug() << "Data changed to" << newValue;
    }
};

3. 信号槽连接：

• 使用 QObject::connect 函数来建立信号和槽之间的连接。
• 连接操作通常在对象的构造函数中或初始化阶段进行。
• 连接的形式：connect(sender, SIGNAL(signal()), receiver, SLOT(slot()))。
• 可以使用 Qt 5 中的新语法（函数指针）来连接信号和槽。

MyObject *senderObject = new MyObject;
MyReceiver *receiverObject = new MyReceiver;

// 使用 connect 建立连接
//QObject::connect(senderObject, SIGNAL(dataChanged(int)), receiverObject, SLOT(handleDataChanged(int)));

// 使用新语法
QObject::connect(senderObject, &MyObject::dataChanged, receiverObject, &MyReceiver::handleDataChanged);

----新语法和旧语法的主要区别在于类型检查和编译时错误检测：
类型安全： 使用了函数指针，因此在编译时进行了类型检查。
编译时错误检测： 如果信号和槽的参数不匹配，编译器将生成错误。

旧语法：
运行时错误检测： 信号和槽的参数不会在编译时进行检查，而是在运行时发生错误。
字符串匹配： 信号和槽的参数类型通过字符串进行匹配，可能存在拼写错误等问题。

4. 信号发射：

• 使用 emit 关键字来发射信号。
• emit 关键字可以省略，但建议在代码中使用以清晰表达信号发射的地方。

class MyObject : public QObject {
    Q_OBJECT
signals:
    void dataChanged(int newValue);
public:
    void setValue(int newValue) {
        // 发射信号
        emit dataChanged(newValue);
    }
};

5. Qt 宏 Q_OBJECT：

• 用于支持 Qt 的元对象系统（Meta-Object System）。
• 在包含信号、槽或其他元对象相关内容的类中使用，一般放在类的私有部分。
• 必须在使用信号槽的类中包含 Q_OBJECT 宏。

class MyObject : public QObject {
    Q_OBJECT
signals:
    void dataChanged(int newValue);
public:
    void setValue(int newValue) {
        emit dataChanged(newValue);
    }
};

6. 自动连接：

• 在 Qt 中，如果信号和槽的参数类型匹配，并且信号和槽是在同一线程中，连接操作会被自动完成。
• 在使用 Qt Designer 创建界面时，信号和槽的连接通常会被自动完成。

7. 断开连接：

• 使用 QObject::disconnect 函数来断开信号和槽的连接。
• 断开连接时，需要提供与连接操作相同的参数。

QObject::disconnect(senderObject, SIGNAL(dataChanged(int)), receiverObject, SLOT(handleDataChanged(int)));

信号槽机制是 Qt 强大的一个特性，它使得对象间的通信更加灵活和松耦合。通过信号槽，一个对象可以在特定事件发生时通知其他对象，从而实现模块化、可维护的代码设计。