QObject는 개체 모델과 신호 슬롯 메커니즘을 제공하는 데 사용되는 Qt 프레임워크의 기본 클래스입니다. Qt에서 QObject는 QWidget 및 QCoreApplication 등을 포함하여 신호 슬롯 함수 및 개체 특성을 가진 모든 클래스의 기본 클래스입니다.

QObject의 기본 원칙은 주로 다음과 같은 핵심 개념을 포함합니다.

1. 개체 트리

Qt에서 QObject는 계층적 개체 트리 구조를 구성합니다. 각 QObject 개체는 부모 개체를 가질 수 있으므로 개체 트리를 형성합니다. 부모 개체가 소멸되면 모든 자식 개체가 자동으로 삭제되어 자동 메모리 관리가 가능합니다. 이는 개체 간의 소유권을 처리하는 데 유용합니다.

Qt 객체 트리의 설계에는 다음과 같은 장점과 단점이 있습니다.

객체 트리의 장점

1. 자동 메모리 관리: Qt 객체 트리의 주요 이점 중 하나는 자동 메모리 관리를 제공한다는 것입니다. QObject 객체가 다른 QObject 객체의 자식 객체로 설정되면 부모 객체는 자식 객체의 메모리 관리를 담당합니다. 부모 개체가 소멸되면 자동으로 모든 자식 개체를 삭제하므로 수동 메모리 관리의 번거로움을 피하고 메모리 누수 위험을 줄입니다.

2. 간소화된 리소스 관리: 개체 트리를 통해 Qt는 리소스 관리를 간소화할 수 있습니다. 예를 들어 QWidget이 다른 QWidget의 자식 창으로 사용될 때 부모 창이 닫히면 모든 자식 창이 자동으로 닫히므로 자식 창을 수동으로 닫는 번거로운 단계를 피할 수 있습니다.

3. 편리한 개체 검색: 개체 트리를 통해 개체 및 해당 하위 개체를 쉽게 찾을 수 있습니다. QObject는 `findChild` 및 `findChildren`과 같은 메소드를 제공하여 오브젝트 트리에서 특정 유형 또는 이름의 하위 오브젝트를 매우 간단하게 찾을 수 있습니다.

4. 간소화된 신호 슬롯 연결: 개체 트리를 통해 신호 슬롯 연결이 더욱 편리해집니다. 개체 트리에서 자식 개체는 부모 개체의 신호에 연결되거나 그 반대의 경우도 가능하여 서로 다른 개체 간의 통신을 가능하게 합니다.

예를 들어:

기본 창(QMainWindow)과 버튼(QPushButton)을 포함하는 간단한 Qt 응용 프로그램이 있다고 가정합니다. 기본 창은 응용 프로그램의 기본 인터페이스로 사용되며 버튼은 기본 창의 하위 구성 요소로 사용됩니다.

#include <QApplication>
#include <QMainWindow>
#include <QPushButton>

int main(int argc, char *argv[]) {
    QApplication app(argc, argv);
    
    QMainWindow mainWindow;
    mainWindow.setWindowTitle("Qt Object Tree Example");
    
    QPushButton *button = new QPushButton(&mainWindow);
    button->setText("Click me");
    
    mainWindow.show();
    return app.exec();
}

위의 예제에서는 메인 윈도우 mainWindow와 버튼 버튼을 생성하고 버튼을 메인 윈도우의 자식 객체로 설정했습니다. 기본 창을 닫으면 버튼이 자동으로 소멸되므로 버튼 개체를 수동으로 삭제할 필요가 없습니다.

객체 트리의 단점

1. 개체 트리의 유지 관리: Qt 개체 트리는 특히 대규모 응용 프로그램에서 복잡해질 수 있습니다. 개체 트리 관계를 올바르게 유지 관리하고 올바른 부모-자식 관계를 확인하면 코드가 복잡해질 수 있습니다.

2. 객체 소유권 문제: QObject 객체의 소유권은 일반적으로 상위 객체에 의해 관리됩니다. 이는 경우에 따라 객체 소유권 관리가 충분히 유연하지 않을 수 있음을 의미합니다. 예를 들어 자식 개체를 여러 부모 간에 공유하는 경우 개체 소유권 문제를 방지하기 위해 특별한 주의가 필요합니다.

3. 메모리 오버헤드: 개체 트리에서 많은 수의 QObject 개체를 만들면 약간의 메모리 오버헤드가 발생할 수 있습니다. 특히 트리가 깊거나 트리의 개체 수가 많은 경우에는 메모리 사용량에 주의를 기울여야 합니다.
단점의 예:

#include <QObject>

int main() {
    QObject *parent = new QObject();
    QObject *child = new QObject(parent);
    
    // 假设在这里发生了一些操作，导致parent和child的父子关系被打破
    
    // 错误的操作：child对象在没有父对象的情况下被销毁，可能导致内存泄漏
    delete child; 
    
    // 正确的操作：在此处将child的父对象设置为nullptr，使child对象不再有父对象
    child->setParent(nullptr);
    
    // 此时可以安全地销毁child对象
    delete child; 
    delete parent;
    return 0;
}

위의 예에서 부모와 자식이라는 두 개의 QObject 개체를 만들고 자식을 부모의 자식으로 설정했습니다. 그런 다음 어떤 작업에서 부모와 자식 사이의 부모-자식 관계가 깨졌다고 가정합니다. 이 경우 자식 개체를 삭제하면 자식 개체의 부모 개체 관계를 올바르게 처리하지 않으면 메모리 누수가 발생할 수 있습니다. 따라서 자식 개체를 삭제하기 전에 부모 개체를 nullptr로 설정하여 자식 개체에 더 이상 부모 개체가 없도록 하여 메모리 누수를 방지해야 합니다.

2. 메타 객체 시스템

QObject는 메타 객체 시스템을 사용하여 신호 슬롯 메커니즘과 반사 기능을 구현합니다. 메타 객체 시스템은 클래스 이름, 신호, 슬롯, 속성 등을 포함하여 런타임 시 클래스 정보에 액세스할 수 있게 해주는 Qt의 중요한 기능입니다. 이를 통해 QObject 개체는 런타임에 신호 슬롯 연결을 수행하고 속성 시스템 및 동적 속성과 같은 기능을 구현할 수 있습니다.

메타 오브젝트 시스템의 장점

동적 속성 및 리플렉션: 메타 개체 시스템을 사용하면 런타임에 클래스에 대한 정보를 얻고 조작할 수 있습니다. Meta-Object 시스템을 통해 클래스의 이름, 시그널, 슬롯, 속성 등의 정보를 얻을 수 있으며, 클래스의 인스턴스화, 메소드 호출, 속성 설정 등을 런타임에 수행할 수 있습니다. 이 동적 기능을 통해 플러그인 시스템, 객체 직렬화 및 원격 객체 통신과 같은 Qt의 일부 고급 기능을 보다 쉽게 구현할 수 있습니다.
신호 슬롯 메커니즘: 메타 객체 시스템은 QObject 객체 간의 통신을 간단하고 유연하게 만드는 신호 슬롯 메커니즘을 지원합니다. 신호 슬롯 메커니즘은 이벤트 기반 프로그래밍 방법을 구현하여 개체가 신호를 통해 정보를 보내고 받을 수 있도록 함으로써 분리 및 유연한 상호 작용을 달성합니다.
확장성: 메타 객체 시스템은 Qt의 확장성을 위한 좋은 기반을 제공합니다. Meta-Object 시스템을 통해 개발자는 새로운 Meta-Object를 사용자 지정하고 새로운 신호, 슬롯 및 속성을 추가하여 더 풍부한 기능을 얻을 수 있습니다.
언어 바인딩: Qt 메타 개체 시스템의 디자인은 PyQt 및 PySide for Python과 같은 다른 프로그래밍 언어에 대한 바인딩도 지원하여 Qt 프레임워크를 여러 프로그래밍 언어에서 사용할 수 있도록 합니다.

Qt에서는 메타 객체 시스템을 통해 런타임에 클래스에 대한 정보를 얻을 수 있습니다. 예를 들어, 우리는 metaObject()QObject 객체의 메타 객체를 얻기 위해 QObject의 메소드를 사용할 수 있고, 클래스 이름, 시그널, 슬롯과 같은 정보를 얻기 위해 메타 객체의 메소드를 사용할 수 있습니다. 다음은 간단한 예입니다.

#include <QObject>
#include <QDebug>

class MyClass : public QObject {
    Q_OBJECT
public:
    MyClass(QObject *parent = nullptr) : QObject(parent) {}

signals:
    void mySignal();

public slots:
    void mySlot() {
        qDebug() << "mySlot() called";
    }
};

int main() {
    MyClass obj;

    // 获取对象的元对象
    const QMetaObject *metaObj = obj.metaObject();

    // 获取类名
    qDebug() << "Class name: " << metaObj->className();

    // 获取信号的数量
    int signalCount = metaObj->methodCount() - metaObj->methodOffset();
    qDebug() << "Number of signals: " << signalCount;

    // 获取第一个信号的名称
    if (signalCount > 0) {
        const QMetaMethod signalMethod = metaObj->method(metaObj->methodOffset());
        qDebug() << "First signal name: " << signalMethod.methodSignature();
    }

    return 0;
}

위의 예에서 간단한 QObject 하위 클래스 MyClass를 정의하고 신호와 슬롯을 선언했습니다. 그런 다음 main 함수에서 MyClass의 객체 obj를 만들고 메타 객체 시스템을 사용하여 클래스 이름, 신호 수 및 첫 번째 신호 이름을 얻습니다. 이것은 Meta Object 시스템의 동적 특성의 일부이며 런타임에 클래스에 대한 정보를 얻을 수 있도록 합니다.

메타 객체 시스템의 단점

런타임 오버헤드: Meta Object 시스템은 런타임에 일부 추가 메타데이터를 유지해야 하므로 일부 런타임 오버헤드가 발생할 수 있습니다. 특히 많은 수의 개체가 있는 대규모 응용 프로그램 및 장면의 경우 성능이 약간 영향을 받을 수 있습니다.
학습 곡선: 메타 객체 시스템을 사용하려면 특정 학습 곡선이 필요합니다. 특히 초보자의 경우 메타 객체 시스템의 작동 방식과 사용 방법을 이해하는 데 약간의 시간과 경험이 필요할 수 있습니다.
코드 크기: 메타 개체 시스템 지원은 Qt 라이브러리의 코드 크기를 증가시킬 수 있지만 일반적으로 주요 문제는 아니지만 리소스가 제한된 일부 환경에서는 고려해야 할 요소가 될 수 있습니다.

3. 신호 슬롯 메커니즘(강조)

신호 슬롯은 개체 간 통신을 위한 메커니즘을 제공하는 QObject의 핵심 기능입니다. 개체의 상태가 변경되면 신호를 내보내 다른 개체에 알릴 수 있습니다. 다른 개체는 이 신호에 연결하여 신호가 방출될 때 해당 슬롯 기능을 실행할 수 있습니다. 신호 슬롯 메커니즘은 느슨하게 결합된 통신 방법을 구현하여 개체가 독립적으로 상호 작용하고 코드 결합을 줄일 수 있습니다.

4. 개체 특성

QObject는 개체의 속성 시스템을 지원하여 런타임 시 개체 속성을 동적으로 추가, 쿼리 및 수정할 수 있습니다. 속성은 Meta Object 시스템을 통해 액세스하고 조작할 수 있는 문자열 키 값 쌍입니다. 속성 시스템을 사용하면 Qt에서 사용자 지정 속성과 메타데이터를 매우 쉽게 구현할 수 있습니다.

Qt에서 개체 속성(속성)을 사용하면 QObject 및 해당 하위 클래스에 대한 속성을 동적으로 추가, 쿼리 및 수정할 수 있습니다. 속성은 개체에 사용자 지정 메타데이터를 연결할 수 있는 문자열 키 값 쌍입니다. 이것은 객체에 대한 정보를 저장하고 액세스하는 유연한 방법을 제공합니다.

#include <QObject>
#include <QDebug>

class MyClass : public QObject {
    Q_OBJECT
    Q_PROPERTY(int age READ getAge WRITE setAge NOTIFY ageChanged)

public:
    MyClass(QObject *parent = nullptr) : QObject(parent), m_age(0) {}

    int getAge() const {
        return m_age;
    }

    void setAge(int age) {
        if (m_age != age) {
            m_age = age;
            emit ageChanged();
        }
    }

signals:
    void ageChanged();

private:
    int m_age;
};

int main() {
    MyClass obj;

    // 设置属性值
    obj.setProperty("age", 30);

    // 获取属性值
    int age = obj.property("age").toInt();
    qDebug() << "Age: " << age; // 输出: Age: 30

    // 使用自定义的getAge函数获取属性值
    int ageFromMethod = obj.getAge();
    qDebug() << "Age from method: " << ageFromMethod; // 输出: Age from method: 30

    return 0;
}

일반적으로 QObject의 기본 원칙에는 개체 트리, 메타 개체 시스템, 신호 슬롯 메커니즘 및 속성 시스템이 포함됩니다. 이러한 기능은 Qt 프레임워크를 매우 유연하고 확장 가능하게 만들어 개발자가 강력하고 유지 관리 가능한 응용 프로그램을 보다 쉽게 구축할 수 있도록 합니다.

[Qt가 강과 호수에 처음 진입] Qt QObject의 기본 아키텍처 및 원리에 대한 자세한 설명