[QTプログラミングシリーズ-24]: マルチスレッドの仕組み - QTデータ通信の仕組み

目次

第 1 章 QT の共通データ通信メカニズム

第 2 章 サンプルコード

1. 信号とスロットのメカニズムの例:

2. 共有データ/変数の例:

3. ローカルソケットの例:

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第 1 章 QT の共通データ通信メカニズム

Qt ではデータ通信を実現するためのさまざまな方法があり、一般的に使用されるいくつかの方法を以下に示します。

1. シグナルとスロットのメカニズム: Qt のシグナルとスロットのメカニズムは、オブジェクト間で通信するためのイベントベースのメカニズムです。オブジェクト間のデータ通信は、送信側オブジェクトにシグナルを定義し、受信側オブジェクトにスロット関数を定義し、connectシグナルとスロット関数を接続する関数を使用することで実現できます。シグナルはパラメーターを受け取り、データをスロット関数に渡すことができます。

2. イベントメカニズム: Qt のオブジェクトは、カスタムイベントを定義してトリガーすることでデータ通信を実現できます。QEvent送信側オブジェクトではクラスの継承と関連関数の書き換えによりイベントの作成と送信を行い、受信側オブジェクトではイベント処理関数を書き換えてイベントの受信と処理を行います。

3. 共有データ/変数: 共有データまたは変数を使用すると、簡単に通信できます。複数のオブジェクト間でデータを共有でき、データの読み取りと書き込みの同期保護によりマルチスレッド環境でデータの一貫性を確保できます。Qt は、データへの同期アクセスを実現するために使用できる、相互排他ロック ( QMutex) や読み取り/書き込みロック ( )QReadWriteLockなどの同期プリミティブを提供します。

4. ローカルソケット: Qt は、同じマシン上のプロセス間のローカル通信用のクラスをQLocalSocket提供します。QLocalServerプロセス間のデータ交換は、ローカル ソケットを使用して実現できます。1 つのプロセスは接続要求をリッスンするサーバーとして使用でき、もう 1 つのプロセスはサーバーに接続してデータを送受信するQLocalServerクライアントとして使用できます。QLocalSocket

5. ネットワークソケット：QtQTcpSocketやQUdpSocketクラスはリモートコンピュータ上のプロセスと通信する機能を提供し、ネットワークデータ通信を実現します。QTcpSocketTCP 接続を確立するために使用できますが、QUdpSocketUDP プロトコルを使用したデータ通信に適しています。

6. Qt リモート オブジェクト: Qt リモート オブジェクト (Qt リモート オブジェクト) は、分散データ通信のためのフレームワークです。これにより、異なるプロセス、デバイス、ネットワーク上の Qt アプリケーション間でのデータと信号の交換が可能になります。Qt リモート オブジェクトを使用すると、分散オブジェクトを定義して使用し、リモート呼び出しやシグナル スロット メカニズムを通じてデータを通信できます。

上記は、一般的に使用される Qt データ通信方法のほんの一部です。Qt は、D-Bus データ通信用の QtDBus、WebSocket 通信用の QtWebSockets など、他の通信ツールやメカニズムも提供します。特定のニーズに応じて、適切な通信方法を選択できます。具体的な選択は、アプリケーションの要件とデータ通信の特性によって異なります。

第 2 章 サンプルコード

以下は、Qt のさまざまなデータ通信メカニズムを示す簡単なサンプル コードです。

1. 信号とスロットのメカニズムの例:

// Sender.h
#ifndef SENDER_H
#define SENDER_H

#include <QObject>

class Sender : public QObject
{
    Q_OBJECT
public:
    explicit Sender(QObject *parent = nullptr);

signals:
    void dataReady(int data);
};

// Receiver.h
#ifndef RECEIVER_H
#define RECEIVER_H

#include <QObject>

class Receiver : public QObject
{
    Q_OBJECT
public:
    explicit Receiver(QObject *parent = nullptr);

public slots:
    void processData(int data);
};

// main.cpp
#include <QCoreApplication>
#include "Sender.h"
#include "Receiver.h"

int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication a(argc, argv);

    Sender sender;
    Receiver receiver;

    // 将Sender的dataReady信号与Receiver的processData槽函数连接
    QObject::connect(&sender, &Sender::dataReady, &receiver, &Receiver::processData);
    
    // 发送数据
    sender.emit dataReady(123);

    return a.exec();
}

2. 共有データ/変数の例:

// Worker.h
#ifndef WORKER_H
#define WORKER_H

#include <QObject>
#include <QMutex>

class Worker : public QObject
{
    Q_OBJECT
public:
    explicit Worker(QObject *parent = nullptr);

public slots:
    void writeData(int data);

signals:
    void readData(int data);

private:
    QMutex mutex;
    int sharedData;
};

// main.cpp
#include <QCoreApplication>
#include "Worker.h"

int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication a(argc, argv);

    Worker worker;
    
    // 将共享数据的读写操作放在互斥锁中进行保护
    worker.writeData(123);
    
    QMutexLocker locker(&worker.mutex); // 自动加锁
    int data = worker.sharedData;
    locker.unlock(); // 解锁
    
    worker.emit readData(data);

    return a.exec();
}

3. ローカルソケットの例:

// Server.h
#ifndef SERVER_H
#define SERVER_H

#include <QObject>
#include <QLocalServer>
#include <QLocalSocket>

class Server : public QObject
{
    Q_OBJECT
public:
    explicit Server(QObject *parent = nullptr);

signals:

public slots:
    void newConnection();

private:
    QLocalServer *localServer;
    QLocalSocket *clientSocket;
};

// Client.h
#ifndef CLIENT_H
#define CLIENT_H

#include <QObject>
#include <QLocalSocket>

class Client : public QObject
{
    Q_OBJECT
public:
    explicit Client(QObject *parent = nullptr);

public slots:
    void connected();
    void readyRead();

private:
    QLocalSocket *localSocket;
};

// main.cpp
#include <QCoreApplication>
#include "Server.h"
#include "Client.h"

int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication a(argc, argv);

    Server server;
    Client client;
    
    // 服务器监听本地连接请求
    QObject::connect(server.localServer, &QLocalServer::newConnection, &server, &Server::newConnection);
    
    // 客户端连接到服务器，并发送数据
    client.localSocket->connectToServer("myLocalServer");
    QObject::connect(client.localSocket, &QLocalSocket::connected, &client, &Client::connected);
    QObject::connect(client.localSocket, &QLocalSocket::readyRead, &client, &Client::readyRead);
    
    return a.exec();
}

これらの例は、Qt のさまざまな通信メカニズムを単純に示しています。特定のニーズやシナリオに応じて変更および拡張できます。なお、本例ではエラー等の異常処理を行っていない場合があり、実際の使用においては、必要に応じて適切なエラー処理や例外処理を行ってください。