Qt訊號與槽使用方法最完整總結

Coding十日談發表於2020-08-16

在圖形介面程式設計中（參考《C++最好的圖形庫是什麼？》），元件之間如何實現通訊是核心的技術內容。Qt 使用了訊號與槽的機制，非常的高效、簡單、易學，方便開發者的使用。本文詳細的介紹了Qt 當中訊號與槽的概念，並演示了各種訊號與槽的連線方式。

一、什麼是訊號和槽（Signal and Slot）

訊號和槽是用於物件之間的通訊，它是Qt的核心機制，在Qt程式設計中有著廣泛的應用。如果想學好Qt，一定要充分掌握訊號的槽的概念與使用。

舉個例子，在一個十字路口，訊號燈變成了綠色，對面的汽車看到後就啟動了。訊號燈就是傳送訊號的物件，綠燈亮是它傳送的訊號 (signal)，汽車是接收物件，汽車行駛是汽車對訊號的響應，也叫槽 (slot)。

再舉一個例子，比如在一個主視窗內有一個關閉按鈕，如果點選這個按鈕視窗就會關閉，那麼關閉按鈕是傳送訊號的物件，它傳送的訊號是點選，接收訊號的物件是視窗，響應訊號的槽是關閉視窗。

二、訊號和槽的程式碼例項

在Qt中，傳送物件、傳送的訊號、接收物件、槽可以通過很多種方式連線。我們下面通過一些例子逐一做演示。

（1）Qt 4 使用巨集

在Qt 4的版本中，主要通過connect + 巨集的方式進行通訊連線。

connect(傳送物件，訊號，接收物件，槽函式)，其中傳送訊號和槽函式需要用 SIGNAL() 和 SLOT() 來進行宣告。

connect 函式宣告如下：

[static] QMetaObject::Connection QObject::connect(const QObject *sender, const char *signal, const QObject *receiver, const char *method, Qt::ConnectionType type = Qt::AutoConnection)

比如點選按鈕關閉視窗的例子，程式碼可以這樣寫：

connect(ui->pushButton, SIGNAL(clicked()), this, SLOT(close()));

如果想自定義槽函式，需要先將槽函式的宣告新增到類的slots中。比如我們對一個QLineEdit控制元件新增一個接收textEdited訊號的槽函式onTextEdited

class MainWindow : public QMainWindow
{
    Q_OBJECT

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

private slots:
    void onTextEdited(QString);

private:
    Ui::MainWindow *ui;
};

然後實現函式，並用connect與訊號連線

MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)
    : QMainWindow(parent)
    , ui(new Ui::MainWindow)
{
    ui->setupUi(this);
    connect(ui->pushButton, SIGNAL(clicked()), this, SLOT(close()));    
    connect(ui->lineEdit, SIGNAL(textEdited(QString)), this, SLOT(onTextEdited(QString)));
}

void MainWindow::onTextEdited(QString s)
{
    qDebug() << s;
}

這樣寫的好處是訊號和槽引數很直觀，但缺點是因為使用巨集，編譯時不做型別檢查，如果有問題的話，在執行的時候才會發現。

（2）使用Qt Creator 介面新增訊號的槽函式

另外一種方式不需要使用 connect 函式，可以通過Qt Creator 介面來完成傳送訊號和槽函式的連線，比如我們右鍵點選一個按鈕，然後選擇“轉到槽”：

選擇訊號，我們點選QAbstractButton的clicked()訊號，表示按鈕被點選：

接下來，Qt Creator會自動為我們生成如下程式碼，首先是槽函式的宣告：

class MainWindow : public QMainWindow
{
    Q_OBJECT

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

private slots:
    void on_pushButton_clicked();
    
private:
    Ui::MainWindow *ui;
};

然後是槽函式的實現：

void MainWindow::on_pushButton_clicked()
{
    
}

使用這種方法我們不需要使用connect函式將訊號與槽函式做連線。這裡槽函式的命名有一定的規則，一般是 on_objectname_signal 這樣來命名的。這種方法優點是減少了自己手動敲程式碼的工作量，缺點是究竟有哪些訊號與槽函式做了連線不易被發現，沒有connect 函式看起來直觀。

（3）使用Qt 5 新 connect 函式

Qt 5 推出了新的 connect 函式，不需要使用 SIGNAL() 和 SLOT() 巨集，可以在編譯時做型別檢查：

connect函式的宣告如下：

[static] QMetaObject::Connection QObject::connect(const QObject *sender, PointerToMemberFunction signal, const QObject *context, Functor functor, Qt::ConnectionType type = Qt::AutoConnection)

同樣用程式碼實現點選按鈕關閉視窗，並且新增一個QLineEdit控制元件，傳送textEdited訊號，由onTextChanged()函式作為槽函式響應。

使用這種方法槽函式的宣告不需要放到slots中，只要像普通的函式一樣宣告就可以了，型別需要與textEdit訊號保持一致

class MainWindow : public QMainWindow
{
    Q_OBJECT

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

private:
    Ui::MainWindow *ui;
};

使用 connect 將訊號與槽函式連線，不需要再使用 SIGNAL() 和 SLOT() 巨集

MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)
    : QMainWindow(parent)
    , ui(new Ui::MainWindow)
{
    ui->setupUi(this);
    connect(ui->pushButton, &QPushButton::clicked, this, &MainWindow::close);
    connect(ui->lineEdit, &QLineEdit::textEdited, this, &MainWindow::textChanged);
}

void MainWindow::textChanged(QString s)
{
    qDebug() << s;
}

（4）使用函式指標

在Qt 5版本的connect 函式裡，訊號與槽函式的引數其實都是函式指標，當訊號或槽函式有過載時，使用函式指標可以明確告訴編譯器使用哪一個過載函式，避免歧義。下面的例子雖然沒有使用過載，不過我們改成通過使用函式指標來向connect傳遞槽函式引數。

首先還是宣告兩個槽函式，分別響應點選按鈕訊號，和textEdited訊號：

class MainWindow : public QMainWindow
{
    Q_OBJECT

public:
    MainWindow(QWidget *parent = nullptr);
    ~MainWindow();
    void onButtonPushed();
    void onTextEdited(QString);    

private:
    Ui::MainWindow *ui;
};

然後對函式做簡單的實現：

void MainWindow::onButtonPushed()
{
    this->close();
}

void MainWindow::onTextEdited(QString s)
{
    qDebug() << s;
}

最後宣告函式指標，並且將它們與訊號連線

MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)
    : QMainWindow(parent)
    , ui(new Ui::MainWindow)
{
    ui->setupUi(this);
    void(MainWindow:: *buttonClickSlot)() = &MainWindow::onButtonPushed;
    void(MainWindow:: *textEditedSlot)(QString) = &MainWindow::onTextEdited;
    connect(ui->pushButton, &QPushButton::clicked, this, buttonClickSlot);
    connect(ui->lineEdit, &QLineEdit::textEdited, this, textEditedSlot);    
}

（5）使用Lambda表示式

使用 Lambda表示式的好處是程式碼的書寫更加方便快捷。在connect 函式中，槽函式引數我們可以改用Lambda表示式的方式來進行傳參。

MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)
    : QMainWindow(parent)
    , ui(new Ui::MainWindow)
{
    ui->setupUi(this);
    connect(ui->pushButton, &QPushButton::clicked, this, [=](){
        this->close();
    });
    connect(ui->lineEdit, &QLineEdit::textEdited, this, [=](QString s){
        qDebug() << s;
    });
}

使用Lambda表示式，我們就不需要在類中對槽函式做任何的宣告瞭。Lambda表示式是C++ 11的內容，在比較低的 Qt版本中，要注意在Pro專案檔案中加入 CONFIG += C++ 11。

三、總結

Qt 當中元件之間通過訊號與槽的方式進行通訊非常地高效，對於開發者來說也很簡單。使用 Qt 5版本的開發者建議使用上面後三種新的方式進行連線。補充一點，訊號和槽之間不是一一對應的關係。一個訊號可以對應多個槽，比如點選一個按鈕可以觸發多個不同的響應；一個槽也可以響應多個不同的訊號，比如點選按鈕可以關閉視窗，點選左上角的小叉也可以關閉視窗。訊號和槽之間只要通過connect 函式連線就建立了耦合關係，如果想解除連線可以使用disconnect 函式。

Qt訊號與槽使用方法最完整總結

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