利用Qt元对象技术防止工厂模式下代码臃肿问题，QT 动态创建对象（第2种方法）

最新推荐文章于 2024-10-10 17:26:53 发布

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问题的提出：

近来要编写一个仿真液压、电力、机械的软件，如下为液压的：

可以看到液压图中很多液压元器件，这些元器件的id、名称等都是从json配置文件读取的，配置文件格式如下：

{
   "ClassName":"CComponentLineWidget",
  "Object": {
    "displayname": "直线",
    "drawoutline": false,
    "id": "66c7673c-2826-339e-4b38-a67f840680bd",
    "linetype": 1,
    "pencolor": "#000000",
    "penwidth": 4,
    "treeicon": "直线.svg",
    "viewicon": "直线.svg",
    "growstep": 1,
    "points": ""
  }

}

其中ClassName是实现该元器件的类，如上面json中的CComponentLineWidget就是实现“直线”的类，"Object"节点是直线的属性。

最初的设想是：

定义一个CComponentWidget的基类，其它如上图液压业务中的各种油缸、电磁阀、压力表等都从基类派生。然后定义一个类似如下的工厂模式，new出各种控件，如下：

CComponent* CComponent::createComponentFactory(const QString& strComponentId)
{
   if (!strComponentId.compare(g_pszComposeComponentId, Qt::CaseInsensitive))     
	{
		pComponent = new CComposeComponent(strComponentId);
	}
 
	else if (!strComponentId.compare(g_pszValveComponentId, Qt::CaseInsensitive))        
	{
		pComponent = new CSingleValve(strComponentId);
    }
	else if (!strComponentId.compare(g_pszControlValveComponentId, Qt::CaseInsensitive))      
	{
		pComponent = new CControlValve(strComponentId);
	}
 
	else if (!strComponentId.compare(g_pszHighPressureBallValveComponentId, 
    Qt::CaseInsensitive))       
	{
		pComponent = new CHighPressureBallValve(strComponentId);
	}
  

   ........                   // 这里还有好多各种元器件的构建代码
}

其中CComponentWidget为元器件的基类，CComposeComponent、CSingleValve、CControlValve等都是表示上图的元器件实现类，是派生自CComponent的子类。

现实的情况是：单单就液压业务，各种元器件都有60多个，再加上后期的电力、机械等，各种元器件不下200种，那么这个工厂模式下的if、else将会无比巨大，且更要命的是：每种元器件的属性要弹出对话框，属性对话框中的属性就是读自上面json配置文件中的"Object"节点，以便实现让用户设置元器件属性，用户选择好后，这些属性要保存到本地，即更新上面json配置文件中的"Object"节点，后期加载时，这些用户设置好的属性要附加到元器件上来，这么下来，200多个元器件的属性设置、保存、加载也是巨大的工作量，为了解决这个问题，我们采用Qt的元对象技术，只要十几行代码就可以搞定工厂模式下的数百个if、else才搞定的工作。下面详细说明：

1）在基类CComponentWidget中定义一个构建各种子类对象的静态方法，如下：

// 加载
CComponentWidget* CComponentWidget::load(const QJsonObject& json)
{
	QString className = json["ClassName"].toString(); // (1)
	if (className.isEmpty())
		return nullptr;
	int type = QMetaType::type((className + "*").toLatin1());  // (2)
	if (type == 0)
	{
		assert(0);
		return nullptr;
	}
	const QMetaObject* metaObj = QMetaType::metaObjectForType(type);// (3)
	if (metaObj == nullptr)
	{
		assert(0);
		return nullptr;
	}
	QObject* obj = metaObj->newInstance(); // (4)
	if (obj == nullptr)
	{
		assert(0);
		return nullptr;
	}
	auto objHash = json["Object"].toObject().toVariantHash();
	for (auto iter = objHash.constBegin(); iter != objHash.constEnd(); ++iter) // (5)
	{
		obj->setProperty(iter.key().toStdString().c_str(), iter.value());
	}

	return dynamic_cast<CComponentWidget*>(obj);
}

该段代码说明如下：

(1)句代码表示从json中读取ClassName类的名称，也就是元器件的实现类，这里是直线的实现类 CComponentLineWidget。

(2)句代码是利用Qt的元类型类取出字符串：“CComponentLineWidget*”即指向

CComponentLineWidget类指针的句柄，说白了也就是返回一个

CComponentLineWidget类的指针。

请注意：要使该句代码作用，也就是type不返回QMetaType::UnknownType即0，必须在该load函数调用之前，利用qRegisterMetaType函数对要创建的类进行注册，否则type因为没有注册该类，找不到该类，从而返回返回QMetaType::UnknownType导致后续流程都不能执行。以直线元件为例，调用如下：

// 本句必须保证在load函数之前调用
qRegisterMetaType<CComponentLineWidget*>();

(3):根据返回的指向某个类的句柄创建 Qt的元对象metaObj。

(4):再调用Qt的元对象metaObj的newInstance()方法，此时会调用元器件类的构造函数。请注意：元器件的构造函数必须标识Q_INVOKABLE，否则不会调用，如下为Qt官方对newInstance()方法说明：

Note that only constructors that are declared with the Q_INVOKABLE modifier are made available through the meta-object system.

本例CComponentLineWidget构造函数声明如下：

Q_INVOKABLE CComponentLineWidget(QGraphicsItem *parent = nullptr)

(5):读取json中该元器件的各种属性到Qt元对象属性中，请注意：要使Qt元对象属性起作用，必须用Q_PROPERTY在类的声明文件的private区将属性标识出来，且要提供相应的set、get函数，具体请参考Qt帮助手册中Q_PROPERTY使用说明。在(5)这个for循环中会自动调用你写好的set函数，从而实现将json中的属性设置到元器件上。

以上是元器件的创建及属性加载，再来看元器件的属性保存，如下：

// 保存
void CComponentWidget::save(QJsonObject& json)
{
	QJsonObject obj;
	auto metaObject = this->metaObject();（1）
	for (int index = 0; index < metaObject->propertyCount(); ++index)（2）
	{
		auto metaProperty = metaObject->property(index);

		QString name = metaProperty.name();
		QVariant var = metaProperty.read(this);
		obj[name] = QJsonValue::fromVariant(var);
	}
	json["Object"] = obj;
	json["ClassName"] = metaObject->className();
}

这个就很简单了，（1）句代码就去取出元器件实现类的元对象，然后变量对元对象的所有属性遍历、更新相应的json属性节点。然后在元器件基类即CComponentWidget中相应双击事件，弹出属性对话框，如下：

，QT 动态创建对象（第1种方法）参见：QT 动态创建对象（第一种方法）_danshiming的博客-优快云博客在我继续一系列的Qt数据序列化文章之前，有一个相对重要的需要提及的话题，那就是：基于类名动态创建类对象的能力。假定现在我们要创建一系列的形状，形状是一个抽象类，实际类是存储在一个列表中的各种各样的派生类：矩形、圆等等。在序列化期间，我们可以保存每一项的类名和对象数据，在反序列化（即加载数据）时，我们需要能够创建合适类实例的能力，这就是要用到一个对象工厂的地方。在支持反射的语言中，例如C#、Java，仅需要几行代码就可以从一个跟定的类名字符串获得一个类实例。但是在c++中没有这样的机制。...https://blog.youkuaiyun.com/danshiming/article/details/119923840