1. 信号和槽概述

信号槽是 Qt 框架引以为豪的机制之一。所谓信号槽，实际就是观察者模式(发布-订阅模式)。当某个事件发生之后，比如，按钮检测到自己被点击了一下，它就会发出一个信号（signal）。这种发出是没有目的的，类似广播。如果有对象对这个信号感兴趣，它就会使用连接（connect）函数，意思是，将想要处理的信号和自己的一个函数（称为槽（slot））绑定来处理这个信号。也就是说，当信号发出时，被连接的槽函数会自动被回调。这就类似观察者模式：当发生了感兴趣的事件，某一个操作就会被自动触发。

1.1 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，这时候Qt对应的窗口类会发出某个信号，以此对用户的挑选做出反应。

因此根据上述的描述我们得到一个结论：信号的本质就是事件，比如：

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

那么在Qt中信号是通过什么形式呈现给使用者的呢？

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。

在QT中信号的发出者是某个实例化的类对象，对象内部可以进行相关事件的检测。

1.2 槽的本质

在Qt中槽函数是一类特殊的功能的函数，在编码过程中也可以作为类的普通成员函数来使用。之所以称之为槽函数是因为它们还有一个职责就是对Qt框架中产生的信号进行处理。

举个简单的例子：

女朋友说：“我肚子饿了！”，于是我带她去吃饭。

上边例子中相当于女朋友发出了一个信号，我收到了信号并其将其处理掉了。

女朋友 -> 发送信号的对象, 信号内容: 我饿了
我 -> 接收信号的对象并且处理掉了这个信号, 处理动作: 带她去吃饭

在Qt中槽函数的所有者也是某个类的实例对象。

1.3 信号和槽的关系

在Qt中信号和槽函数都是独立的个体，本身没有任何联系，但是由于某种特性需求我们可以将二者连接到一起，好比牛郎和织女想要相会必须要有喜鹊为他们搭桥一样。在Qt中我们需要使用QOjbect类中的connect函数进二者的关联。

QMetaObject::Connection QObject::connect(
    	const QObject *sender, PointerToMemberFunction signal, 
        const QObject *receiver, PointerToMemberFunction method, 
		Qt::ConnectionType type = Qt::AutoConnection);
- 参数:
	- sender: 发出信号的对象
	- signal: 属于sender对象, 信号是一个函数, 这个参数的类型是函数指针, 信号函数地址
    - receiver: 接收信号的对象
	- method: 属于receiver对象, 当检测到sender发出了signal信号, 
              receiver对象调用method方法，信号发出之后的处理动作
                  
// connect函数相对于做了信号处理动作的注册
// 调用conenct函数的sender对象的信号并没有产生, 因此receiver对象的method也不会被调用
// method槽函数本质是一个回调函数, 调用的时机是信号产生之后, 调用是Qt框架来执行的
// connect中的sender和recever两个指针必须被实例化了, 否则conenct不会成功
connect(const QObject *sender, &QObject::signal, 
        const QObject *receiver, &QObject::method);

信号槽要求信号和槽的参数一致，所谓一致，是参数类型一致。如果不一致，允许的情况是，槽函数的参数可以比信号的少，即便如此，槽函数存在的那些参数的顺序也必须和信号的前面几个一致起来。这是因为，你可以在槽函数中选择忽略信号传来的数据（也就是槽函数的参数比信号的少），但是不能说信号根本没有这个数据，你就要在槽函数中使用（就是槽函数的参数比信号的多，这是不允许的）。

如果信号槽不符合，或者根本找不到这个信号或者槽函数，比如我们改成：

connect(&button, &QPushButton::clicked, &QApplication::quit2);

由于 QApplication 没有 quit2 这样的函数，因此在编译时会有编译错误：

'quit2' is not a member of QApplication

这样，使用成员函数指针我们就不会担心在编写信号槽的时候出现函数错误。

Qt4 的书写方式：

int main(int argc, char *argv[]) 
{
    
     
        QApplication a(argc, argv); 
        QPushButton *button = new QPushButton("Quit"); 
        connect(button, SIGNAL(clicked()), &a, SLOT(quit())); 
        button->show(); 
        return a.exec(); 
}

这里使用了SIGNAL和SLOT这两个宏，将两个函数名转换成了字符串。注意到connect()函数的 signal 和 slot 都是接受字符串，一旦出现连接不成功的情况，Qt4是没有编译错误的（因为一切都是字符串，编译期是不检查字符串是否匹配），而是在运行时给出错误。这无疑会增加程序的不稳定性。Qt5在语法上完全兼容Qt4。

2. 标准信号槽使用

2.1 标准信号/槽

在Qt提供的很多标准类中都可以对用户触发的某些特定事件进行检测, 因此当用户做了这些操作之后, 事件被触发类的内部就会产生对应的信号, 这些信号都是Qt类内部自带的, 因此称之为标准信号。

同样的，在Qt的很多类内部为我了提供了很多功能函数，并且这些函数也可以作为触发的信号的处理动作，有这类特性的函数在Qt中称之为标准槽函数。

系统自带的信号和槽通常如何查找呢，这个就需要利用帮助文档了，在帮助文档中比如我们上面的按钮的点击信号，在帮助文档中输入QPushButton，首先我们可以在Contents中寻找关键字 signals，信号的意思，但是我们发现并没有找到，这时候我们应该看当前类从父类继承下来了哪些信号，因此我们去他的父类QAbstractButton中就可以找到该关键字，点击signals索引到系统自带的信号有如下几个

在这里插入图片描述

查询父类的帮助文档

2.2 使用

功能实现：点击窗口上的按钮, 关闭窗口

按钮: 信号发出者 -> QPushButton

窗口: 信号的接收者和处理者 -> QWidget

[signal] void QAbstractButton::clicked(bool checked = false)// 单击按钮发出的信号
[slot] bool QWidget::close();// 关闭窗口的槽函数
connect(ui->closewindow, &QPushButton::clicked, this, &MainWindow::close);// 单击按钮关闭窗口

3. 自定义信号槽使用

Qt框架提供的信号槽在某些特定场景下是无法满足我们的项目需求的，因此我们还设计自己需要的的信号和槽，同样还是使用connect()对自定义的信号槽进行连接。

/*
如果想要使用自定义的信号槽, 首先要编写新的类并且让其继承Qt的某些标准类,
我们自己编写的类想要在Qt中使用使用信号槽机制, 那么必须要满足的如下条件: 
	- 这个类必须从QObject类或者是其子类进行派生
	- 在定义类的头文件中加入 Q_OBJECT 宏
*/

// 在头文件派生类的时候，首先像下面那样引入Q_OBJECT宏：
class MyMainWindow : public QWidget
{
    
    
    Q_OBJECT
    ......
}

3.1 自定义信号

/*
要求:
	1. 信号是类的成员函数
	2. 返回值是 void 类型
	3. 信号的名字可以根据实际情况进行指定
	4. 参数可以随意指定, 信号也支持重载
	5. 信号需要使用 signals 关键字进行声明, 使用方法类似于public等关键字
	6. 信号函数只需要声明, 不需要定义(没有函数体实现)
	7. 在程序中发送自定义信号: 发送信号的本质就是调用信号函数
		- 习惯性在信号函数前加关键字: emit
		- emit只是显示的声明一下信号要被发送, 没有特殊含义
		- 底层 emit == #define emit 
*/
// 举例: 信号重载
// Qt中的类想要使用信号槽机制必须要从QObject类派生(直接或间接派生都可以)
class Test : public QObject
{
    
    
    Q_OBJECT
signals:
    void testsignal();
	// 参数的作用是数据传递, 谁调用信号函数谁就指定实参
	// 实参最终会被传递给槽函数
    void testsignal(int a);
};

3.2 自定义槽

槽函数就是信号的处理动作，自定义槽函数和自定义的普通函数写法是一样的。

/*
要求:
	1. 返回值是 void 类型
	2. 槽也是函数, 因此也支持重载
		- 槽函数需要指定多少个参数, 需要看连接的信号的参数个数
		- 槽函数的参数是用来接收信号发送的数据的, 信号发送的数据就是信号的参数
		- 举例:
			- 信号函数: void testsig(int a, double b);
			- 槽函数:   void testslot(int a, double b);
		- 总结:
			- 槽函数的参数应该和对应的信号的参数个数, 类型一一对应
			- 信号的参数可以大于等于槽函数的参数个数 == 信号传递的数据被忽略了
				- 信号函数: void testsig(int a, double b);
				- 槽函数:   void testslot(int a);
	3. Qt中槽函数的类型:
		- 类的成员函数
		- 全局函数
		- 静态函数
		- lambda表达式(匿名函数)
	4. 槽函数可以使用关键字进行声明: slots (Qt5中slots可以省略不写)
		- public slots:
		- private slots:
		- protected slots:
*/

// 举例
// 类中的这三个函数都可以作为槽函数来使用
class Test : public QObject
{
    
    
public:
    void testSlot();
    static void testFunc();

public slots:
    void testSlot(int id);
};

场景举例

// 女朋友饿了, 我请她吃饭
// class GirlFriend
// class Me

4. 信号槽拓展

4.1 信号槽使用拓展

一个信号可以连接多个槽函数, 发送一个信号有多个处理动作
- 需要写多个connect连接
- 槽函数的执行顺序是随机的, 和connect函数的调用顺序没有关系
- 信号的接收者可以是一个对象, 也可以是多个对象
一个槽函数可以连接多个信号, 多个不同的信号, 处理动作是相同的
- 写多个connect就可以
信号可以连接信号
- 信号接收者可以不出来接收的信号, 继续发出新的信号 -> 传递了数据, 并没有进行处理

   connect(const QObject *sender, &QObject::signal, 
           const QObject *receiver, &QObject::siganl-new);
   ```

- 信号槽是可以断开的

```c
 disconnect(const QObject *sender, &QObject::signal, 
         const QObject *receiver, &QObject::method);

4.2 信号槽的连接方式

Qt5的连接方式

 // 语法:
 QMetaObject::Connection QObject::connect(
     	const QObject *sender, PointerToMemberFunction signal, 
         const QObject *receiver, PointerToMemberFunction method, 
 		Qt::ConnectionType type = Qt::AutoConnection);
 
 // 信号和槽函数也就是第2,4个参数传递的是地址, 编译器在编译过程中会对数据的正确性进行检测
 connect(const QObject *sender, &QObject::signal, 
         const QObject *receiver, &QObject::method);

Qt4的连接方式

这种旧的信号槽连接方式在Qt5中是支持的, 但是不推荐使用, 因为这种方式在进行信号槽连接的时候, 信号槽函数通过宏SIGNAL和SLOT转换为字符串类型。

因为信号槽函数的转换是通过宏来进行转换的，因此传递到宏函数内部的数据不会被进行检测，如果使用者传错了数据，编译器也不会报错，但实际上信号槽的连接已经不对了，只有在程序运行起来之后才能发现问题，而且问题不容易被定位。
```
// Qt4的信号槽连接方式
[static] QMetaObject::Connection QObject::connect(
    const QObject *sender, const char *signal, 
    const QObject *receiver, const char *method, 
    Qt::ConnectionType type = Qt::AutoConnection);

connect(const QObject *sender,SIGNAL(信号函数名(参数1, 参数2, ...)),
        const QObject *receiver,SLOT(槽函数名(参数1, 参数2, ...)));
```
应用举例

  class Me : public QObject
  {
    
    
      Q_OBJECT
  // Qt4中的槽函数必须这样声明, qt5中的关键字 slots 可以被省略
  public slots:
     	void eat();
      void eat(QString somthing);
  signals:
  	void hungury();
      void hungury(QString somthing);
  };
  
  // 基于上边的类写出解决方案
  // 处理如下逻辑: 我饿了, 我要吃东西
  // 分析: 信号的发出者是我自己, 信号的接收者也是我自己
  Me m;
  // Qt4处理方式
  connect(&m, SIGNAL(eat()), &m, SLOT(hungury()));
  connect(&m, SIGNAL(eat(QString)), &m, SLOT(hungury(QString)));
  
  // Qt5处理方式
  connect(&m, &Me::eat, &m, &Me::hungury);	// error
  /* 
  错误原因：
  	上边的写法之所以错误是因为这个类中信号槽都是重载过的, 信号和槽都是通过函数名去关联函数的地址, 但是
  	这个同名函数对应两块不同的地址, 一个带参, 一个不带参, 因此编译器就不知道去关联哪块地址了,所以如果
  	我饿们在这种时候通过以上方式进行信号槽连接, 编译器就会报错。
  	
  解决方案：
  	我们可以通过定义函数指针的方式指定出函数的具体参数，这样就可以确定函数的具体地址了。
  	定义函数指针指向重载的某个信号或者槽函数，在connect（）函数中将函数指针名字作为实参就可以了。
  	举例：
  		void (Me::*func1)(QString) = &Me::eat;		--> func1指向带参的信号
  		void (Me::*func2)() = &Me::hungury;			--> func2指向不带参的槽函数
  */
  // Qt正确的处理方式
  void (Me::*func1)(QString) = &Me::eat;
  void (Me::*func2)(QString) = &Me::hungury;
  connect(&m, func1, &m, func2);

总结
- Qt4的信号槽连接方式因为使用了宏函数, 宏函数对用户传递的信号槽不会做错误检测, 容易出bug
- Qt5的信号槽连接方式, 传递的是信号槽函数的地址, 编译器会做错误检测, 减少了bug的产生
- 当信号槽函数被重载之后, Qt4的信号槽连接方式不受影响
- 当信号槽函数被重载之后, Qt5中需要给被重载的信号或者槽定义函数指针

4.3 Lambda表达式

Lambda表达式是C++11最重要也是最常用的特性之一，是现代编程语言的一个特点，简洁，提高了代码的效率并且可以使程序更加灵活，Qt是完全支持c++语法的，因此在Qt中也可以使用Lambda表达式。

Lambda表达式就是一个匿名函数，语法格式如下：

[capture](params) opt -> ret {
    
    body;};
	- capture: 捕获列表
    - params: 参数列表
    - opt: 函数选项
    - ret: 返回值类型
    - body: 函数体
        
// 示例代码->匿名函数的调用:
int ret = [](int a) -> int
{
    
    
	return a+1;
}(100);

关于Lambda表达式的细节介绍:

捕获列表: 捕获一定范围内的变量
- []- 不捕捉任何变量
- [&]- 捕获外部作用域中所有变量, 并作为引用在函数体内使用 (按引用捕获)
- [=]- 捕获外部作用域中所有变量, 并作为副本在函数体内使用 (按值捕获)
  - 拷贝的副本在匿名函数体内部是只读的
- [=, &foo] - 按值捕获外部作用域中所有变量, 并按照引用捕获外部变量 foo
- [bar] - 按值捕获 bar 变量, 同时不捕获其他变量
- [&bar] - 按值捕获 bar 变量, 同时不捕获其他变量
- [this] - 捕获当前类中的this指针
  - 让lambda表达式拥有和当前类成员函数同样的访问权限
  - 如果已经使用了 & 或者 =, 默认添加此选项
参数列表: 和普通函数的参数列表一样
opt 选项 --> 可以省略
- mutable: 可以修改按值传递进来的拷贝（注意是能修改拷贝，而不是值本身）
- exception: 指定函数抛出的异常，如抛出整数类型的异常，可以使用throw();
返回值类型:
- 标识函数返回值的类型，当返回值为void，或者函数体中只有一处return的地方（此时编译器可以自动推断出返回值类型）时，这部分可以省略
函数体:
- 函数的实现，这部分不能省略，但函数体可以为空。

QT教程—1.3 QT中的信号和槽