＜Qt＞信号和槽

一、信号和槽概述

二、信号和槽的使用

（一）connect函数

（二）实现一个点击按钮关闭窗口的功能

八、使用 Lambda 表达式来定义槽函数

一、信号和槽概述

“信号”这个词在我们的日常生活中随处可见，比如：信号灯变绿，我们行人进行通行、鸡叫表示天亮了、下课铃响了代表着下课了、王者连跪表示我们该充钱了等等信号这个概念，在我们的生活中随处可见。从以上的例子中我们仔细观察的话其实是会发现，每一个信号后面都对应着我们的一个动作，比如：绿灯了，我们要通过人行道、鸡叫了我们要起床了、下课了我们要去干饭、王者连跪了我们要打开微信充钱…这些信号后面伴随的动作是怎么来到？或者说我们怎么知道接收到这些信号后该做什么？当然是生活经验、和老师学校教的反正不可能是临时起意嘛！换而言之就是这些信号后面代表的动作都是我们早已知道的！

在Linux系统中，我们也介绍了信号的产生、信号的检测以及信号的处理机制，它就是系统内部的通知机制，也可以是一种进程间通信的方式。在系统中有很多信号，我们可以通过signal()函数捕捉信号，重写一个信号处理函数。在Qt中的信号也和系统中的信号有相似之处。

在QT中也是同理，信号就代表着用户发出了一个指令，而槽就代表着对于这个指令的处理方法！

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，用户关闭窗口会发出"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，以此对用户的操作做出反应。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

在 Qt 中信号是通过什么形式呈现给使用者呢？

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。

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
(1) 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。

(2) 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，专门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应用程序的程序员无需关注。这种自动生成代码的机制称为元编程(Meta Programming) .这种操作在很多场景中都能见到。

Qt中的信号也要涉及信号三要素：信号源、信号类型和信号处理方式：

信号源：Qt中的信号是由某个控件发出的，Linux系统中可以是一个进程发送的信号。
信号类型：用户不同的操作会触发不同的信号，例如点击按钮就会触发点击信号（clicked）、在输入框中移动光标也会触发相应的信号，我们写这样的GUI程序就是为了和用户交互，所以必须知道当前用户的具体操作，通过不同的操作进行不同的处理。
信号处理方式：在Qt中就引入了一个概念就是槽（slot），说白了就是一个函数，再使用connect这样的函数把一个信号和一个槽关联起来，之后只要触发了信号，Qt就会自动执行槽函数，这种槽函数本质上也是一种回调函数。

所以在Qt中一定要先关联信号和槽，也就是先要有槽函数并使用connect函数将二者关联起来，然后再触发这个信号，顺序不能颠倒。

二、信号和槽的使用

（一）connect函数

上面既然说了，信号的三要素是：发送源、信号类型、处理方法，可是对于QT来说，它怎么知道哪一个信号该调用哪一个处理方法呢？也就是说，对于QT来说，它怎么知道某个信号该调用哪个处理方法呢？
当然，是我们开发人员提前将信号与处理方法之间的关系绑定好，到时候QT直接进行调用即可！

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

关于QObject类：
QObject类实际上是QT中所有内置类型的祖宗类！也就是说在QT中大部分类要么直接继承自QObject类，要么间接继承自QObject类，比如 QWidget 就继承自 QObject。与Java中的继承十分相似！
在QT中大概的继承关系如下（不准确的继承）：

以下是 connect 的函数原型：

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

sender:   哪个控件发出的信号
signal:   发出的什么信号(信号函数) 
receiver: 谁接收这个信号
method:   怎么处理这个信号(接收信号的槽函数)
type:     用户指定关联方式，常用默认值，一般不需要手动设置.

connect 要求第一个参数和第二个参数是匹配的，比如第一个参数的类型如果是 QPushButton* ，那么第二个参数的信号必须是 QPushButton 内置的信号（父类的信号），不能是其他的一个类。

（二）实现一个点击按钮关闭窗口的功能

我们在窗口上设置一个按钮，当我们按下这个按钮就可关闭窗口。

分析: 当用户按下按钮控件过后，实际上是向QT发送了一个叫clicked的信号，为此我们现在要做的就是捕捉该信号，为该信号关联一个关闭函数，也就是对应Widget类中的 close() 函数。

具体代码如下：

#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"
#include <QPushButton>

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

    // 点击按钮，窗口关闭
    QPushButton *button = new QPushButton(this); // 创建一个button对象
    button->setText("关闭"); // 设置按钮上的文本
    button->move(200, 200); // 设置按钮的位置
    connect(button, &QPushButton::clicked, this, &Widget::close);
}

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

创建一个QPushButton对象，想要点击这个按钮后就关闭这个窗口，发出信号的一定是QPushButton对象。
发出的信号一定是QPushButton内置的clicked信号。
要交给的对象就是this也就是Widget对象。
处理函数就可以使用Widget继承的QWidget内置的close()槽函数。

注意这里是 clicked，而不是 click：

运行程序后，点击按钮成功关闭窗口：

（三）再谈connect

但是对以上的代码我们有两个疑问?

我们怎么知道点击一下按钮就会发出一个clicked信号？或者我们怎么知道QT有哪些信号或槽函数？

答：多看官方文档；当我们不了解某一个知识点的时候，官方文档是最好的学习工具,况且QT自己在也已经内置了官方文档：

如果我们要查找某一个类的信号的话，我们可以直接对这个类进行搜索，当然可能这个类中并没有包含整个信号，那么我们可以对这个类的父类、祖宗类进行搜索，这样的话我们一定可以找到这个信号，就比如上图的clicked信号，在QPushButton中就没有，但是在其父类QAbstractButton就存在：

找了一遍后发现没有找到clicked这样的信号，既然这样就要向它的父类中查找。

QPushButton的父类就是QAbstractButton，通过类名我们也可以得知这是一个抽象类，在这个页面向下查找就找到了Signals这块，这里就有clicked等信号，也就类似于函数。

对于槽函数我们也是如此：

在查看官方文档的时候，connect的原型如下：

第一个和第三个参数我们传入的是 QObject 的子类指针，所以没有问题，但是第二个和第四个参数传入的是函数指针，但是为什么使用 const char* 来接收呢？( 并且这在C++中是绝对禁止的！) 就拿上面connect的例子举例，clicked的类型应该是void ( * ) () ，而close的类型应该是 bool ( * ) ()，可是为什么这两个函数指针类型可以直接赋值给 const char*? 这两个的意义可不一样。

原因就是这是旧版本的 connect 函数声明，是在对于信号传参的时候需要用SIGNAL宏修饰一下，对于槽函数传参的时候需要使用SLOT宏修饰一下，通过宏替换就可以把函数指针转换成 char*，这样就不会有类型不匹配的问题了。
官方文档里的这个函数声明是旧版本的 connect 声明，正确写法是：
connect(button1, SIGNAL(&QPushButton::clicked), this, SLOT(&Widget::close))

从 Qt5 开始，对该写法进行了简化，不再需要写这两个宏了，所以上面的代码才能直接传入函数指针。Qt5 开始，给 connect 提供了重载版本，第二个参数和第四个参数成了泛型参数，允许传入任意类型的函数指针了。
点击 ctrl 然后鼠标点击 connect ，跳转到源码中查看：

这样的话，对于一个函数指针来说，它就不用再使用SIGNAL宏和SLOT宏来进行修饰了，根据模板的特性，它会自动推导传递过来的函数指针的类型，极其方便！同时新版的connect还使用了“类型萃取”技术，它可以帮助我们检查参数，发送源控件与信号类型是否匹配：若传入的第一个参数和第二个参数，或者第三个参数和第四个参数不匹配，（不匹配是指：2、4参数传入的函数指针，不是1、3参数的成员函数的指针。）代码出现编译错误。

三、自定义槽函数

纯代码

虽然QT已经给我们内置了许多对应的槽函数，但是在我们实际的开发中，我们更多的情况下，是结合自己的业务场景，针对对应的信号量身定做一个槽函数，也就是自定义槽函数。

自定义参函数的语法:

所谓的 slot 就是一个普通的成员函数，所以所谓的自定义一个槽函数，操作过程和自定义一个普通的成员函数没啥区别。
该成员函数需要使用public signals、private signals、protected signals来进行修饰。(在QT 5及以上版本中可以不用signal修饰)

为此，为了演示自定义槽函数，这也是上一篇也用过的，先使用纯代码的方式实现一下自定义槽。我们设计出一个具体的场景：

当用户点击按钮的时候就可以切换窗口标题。

分析: 当用户点击按钮的时候，实际上会发出一个clicked信号，现在对应的处理动作是将窗口标题改为：“捕捉到按钮信号”，为此我们需要捕捉clicked信号，并且自定义处理函数。

还是要先new一个QPushButton对象，把点击信号和槽函数关联起来。
槽函数中就设置为，捕捉到了信号就把Widget界面的标题修改一下。

具体代码如下：

widget.h：记得声明函数

#ifndef WIDGET_H
#define WIDGET_H

#include <QWidget>

QT_BEGIN_NAMESPACE
namespace Ui { class Widget; }
QT_END_NAMESPACE

class Widget : public QWidget
{
    Q_OBJECT

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

// 自定义槽函数
//public slots:
//    void handleClicked();

    void handleClicked(); // 这两者自定义槽函数的方式都是可以的

private:
    Ui::Widget *ui;
};
#endif // WIDGET_H

widget.cpp

#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"
#include <QPushButton>

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

    QPushButton *button = new QPushButton(this); // 创建一个button对象
    button->setText("按钮"); // 设置按钮上的文本
    button->move(200, 200); // 设置按钮的位置
    connect(button, &QPushButton::clicked, this, &Widget::handleClicked);
}

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

void Widget::handleClicked()
{
    // 按下按钮，修改窗口标题
    this->setWindowTitle("捕捉到按钮信号");
}

运行程序，查看效果：

窗口标题成功修改：

图形化界面

在 ui 界面，拖动 pushbutton 到编辑界面然后输入文字后，右键单击该按钮，选择 “转到槽”

这个窗口为我们提供了 QPushButton 的所有信号，还包括了 QPushButton的父类信号。选择第一个信号：

点击确定或者双击就会跳转到编辑widget.cpp的界面，此时函数的声明和定义都已经自动生成好了，编写代码即可：

【注意】：这种方式是不会出现 connect() 函数的，Qt中除了connect可以连接信号和槽外，还可以通过函数名字的方式来自动连接，如上图所示函数名格式：on_ XXX_ SSS，其中：

以"on"开头，中间使用下划线连接起来;
" XXX "表示的是对象名(控件的objectName)。
" 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。

点击按钮，改变窗口的标题：

这里名字故意写错，就不能达到我们想要的效果：

这都是Qt中调用connectSlotsByName这个函数触发自动连接信号和槽，这个函数是在自动生成的ui_widget.h中setupUi函数中调用的。

所以，如果是通过图形化界面创建控件，还是使用第二种方式快速连接信号和槽；如果是通过代码的方式创建控件，还是得手动调用connect函数，原因就是没有调用connectSlotsByName函数。

四、自定义信号

自定义信号很少用到。因为在GUI中，用户的操作行为是可以穷举的，Qt内置的信号已经覆盖到了大部分可能的用户操作，对于某些场景还是需要我们使用自定义信号的！

信号是一种特殊的函数，程序员只需写出函数声明，并告诉Qt（需要使用slots关键字进行修饰），这是一个信号即可。这个函数的定义，是Qt在编译过程中，自动生成的（无法干预）。
信号函数的返回值必须是void，有没有参数都可以，也支持函数重载。
信号可以使用emit关键字进行发射（Qt5 emit不写也行）。

为此，我们根据该场景设计出一个具体的业务场景：

当用户点击按钮就可以切换窗口标题

signals是Qt自己扩展的关键字，qmake会调用代码分析和生成的工具，识别到signals这个关键字时就会把下面的函数声明认为是信号，并自动生成函数定义：

通过connect函数连接信号和槽函数就可以了，但是光连接还是不够的，还需要发送我们自定义的信号，这个emit也是Qt中的关键字，作用就是发送信号：

当点击按钮，就会触发on_pushButton_clicked函数，函数中就会发送mySignal信号，收到信号就会执行handleSignal自定义函数，之后就会修改窗口标题：

五、带参数的信号和槽

在自定义信号和槽函数的时候可以带上参数，并且QT允许重载信号和槽函数。信号在和槽函数进行绑定的时候，主要表现在以下两点：

槽函数的参数类型必须和它绑定的信号的参数类型一致。
槽函数的参数个数可以少于等于它绑定的信号的参数的个数。

参数的类型必须要一致，个数不一致是可以的，但是要求信号的参数的个数必须要比槽的参数多。

通过这一次连接信号和槽，并搭配不同参数就可以实现不同结果，可以让代码复用，就比如：

点击按按钮1，左上角标题改为标题1，点击按钮2，左上角标题改为标题2：

而且信号的参数比槽函数多也是可以的，但是不允许槽函数中的参数比信号中的多，原因就是：

一个槽函数可能绑定多个信号。
如果严格要求就意味着信号绑定到槽的要求变高了。
所以信号的参数个数可以大于槽的参数个数，这样让信号和槽之间的绑定变得更灵活，更多的信号可以绑定到这个槽函数上。
虽然个数不一致，但是槽函数会按照参数顺序拿前N个参数，这样就可以确保槽函数的每个参数都有值。

还有一点就是，如果想要使用信号和槽的机制，就必须在类的一开始写上Q_OBJECT宏，否则会出现编译错误。

当我们转到定义就可以看到这个宏中展开的代码，这里也有很多的宏，也会继续展开，最终实现相应的功能：

六、信号和槽存在的意义

信号和槽最主要就是要解决响应用户的操作，它在现在GUI框架中是一个有特色的机制，但是它的实现就没有那么简洁，但是它还要这样做就是为了：

把触发用户操作的控件和处理用户的操作逻辑解耦合。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。
也想起到多对多的效果，一个信号可以connect到多个槽函数上，一个槽函数也可以被多个信号connect。（实际开发中，这种情况极少）

这就是可以把多个信号和多个槽函数绑定到一起：

缺点：

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。

七、信号和槽的断开

可以使用disconnect断开信号和槽的连接。但是大部分情况下，把信号和槽连接好就不用管了，主动断开的情况就是要把信号重新绑定到另一个槽函数上，如果不断开，这个信号发送就会触发两个槽函数。

点击按钮修改标题：

先点击断开原信号按钮，建立新连接，再点击修改标题按钮：

断开连接前，标题修改为旧标题，当点击下方pushButton后，上方原来的信号和槽断开了连接，重新绑定后，再点击上方pushButton，标题修改为新标题。

八、使用 Lambda 表达式来定义槽函数

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。
Lambda表达式的语法格式如下：

[ capture ] ( params ) opt -> ret { 
 Function body; 
};

局部变量引入方式 [ ]
[ ]：标识一个Lambda表达式的开始。不可省略。

由于使用引用方式捕获对象会有局部变量释放了而Lambda函数还没有被调用的情况。如果执行Lambda函数，那么引用传递方式捕获进来的局部变量的值不可预知。所以绝大多数场合使用的形式为：={}
早期版本的Qt,若要使用Lambda表达式，要在"pro"文件中添加：
```
CONFIG += C++11
```

使用 Lambda 表达式的方式填写槽函数。这里的功能是点击一下按钮，按钮就移动到相应位置：