【QT】线程模型、事件机制、信号槽机制 讲解

发布时间:2024年01月02日

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 QCoreApplicationQApplication 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,QCoreApplicationQApplication 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,QMutexQMutexLockerQWaitCondition 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 QMouseEventQKeyEvent 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 acceptignore 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: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。

文章来源:https://blog.csdn.net/weixin_44939430/article/details/135341462
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