Qt 元对象系统

Qt的元对象系统提供信号槽机制、运行时类型信息和动态属性。它基于QObject类、Q_OBJECT宏及元对象编译器moc。moc生成元对象代码,支持信号与槽通信、动态属性设置、类名获取、对象继承检查等功能。此外,元对象系统还包含国际化字符串处理、动态属性操作和对象的动态类型转换。使用Q_OBJECT宏是推荐的做法,即使不直接使用信号和插槽。

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Qt 元对象系统

The Meta-Object System

Qt 的元对象系统提供了用于对象间通信运行时类型信息和动态属性系统的信号和槽机制


元对象系统基于三件事:

  • QObject 类为可以利用元对象系统的对象提供了一个基类;
  • 类声明私有部分中的 Q_OBJECT 宏用于启用元对象特性,如动态属性、信号和槽;
  • 元对象编译器(moc)为每个 QObject 子类提供了实现元对象特性所需的代码。

moc 工具读取一个 C++ 源文件。如果它找到一个或多个包含 Q_OBJECT 宏的类声明,它会生成另一个 C++ 源文件,其中包含这些类的元对象代码。生成的源文件要么是 #include 到类的源文件中,要么编译并链接到类的实现中。


元对象代码除了提供对象之间通信的信号和槽机制(引入该系统的主要原因)外,还提供了以下附加功能:

  • QObject::metaObject() 返回类的关联元对象;
  • QMetaObject::className() 在运行时以字符串的形式返回类名,而不需要 C++ 编译器提供本机运行时类型信息(RTTI)支持;
  • QObject::inherits() 函数返回一个对象是否是继承 QObject 继承树中指定类的实例;
  • QObject::tr() 和 QObject::trUtf8() 为国际化翻译字符串;
  • QObject::setProperty() 和 QObject::property() 根据名称动态设置和获取属性;
  • QMetaObject::newInstance() 构造一个类的新实例。

也可以使用 qobject_cast() 对 QObject 类执行动态强制转换。qobject_cast() 函数的行为类似于标准 C++ dynamic_cast(),其优点是不需要 RTTI 支持,并且可以跨动态库边界工作。它尝试将其参数转换为尖括号中指定的指针类型,如果对象的类型正确(在运行时确定),则返回一个非零指针,如果对象的类型不兼容,则返回0。

例如,让我们假设 MyWidget 继承自 QWidget,并使用 Q_OBJECT 宏声明:

QObject *obj = new MyWidget;

QObject * 类型的 obj 变量实际上引用了一个 MyWidget 对象,所以我们可以适当地对它进行转换:

QWidget *widget = qobject_cast<QWidget *>(obj);

从 QObject 强制转换到 QWidget 是成功的,因为对象实际上是一个 MyWidget,它是 QWidget 的一个子类。因为我们知道 obj 是一个 MyWidget,我们也可以将它转换为 MyWidget *:

MyWidget *myWidget = qobject_cast<MyWidget *>(obj);

对 MyWidget 的转换是成功的,因为 qobject_cast() 没有区分内置 Qt 类型和自定义类型。

QLabel *label = qobject_cast<QLabel *>(obj);
// label is 0

另一方面,对 QLabel 的转换失败。然后将指针设置为0。这使得在运行时根据类型不同处理不同类型的对象成为可能:

if (QLabel *label = qobject_cast<QLabel *>(obj))
{
    label->setText(tr("Ping"));
}
else if (QPushButton *button = qobject_cast<QPushButton *>(obj))
{
    button->setText(tr("Pong!"));
}

虽然可以在没有 Q_OBJECT 宏和元对象代码的情况下使用 QObject 作为基类,但是如果 Q_OBJECT 宏没有使用,那么信号和插槽以及这里描述的其他特性都是不可用的。从元对象系统的角度来看,没有元代码的 QObject 子类等同于具有元对象代码的最接近的祖先。这意味着,例如,QMetaObject::className() 将不会返回您的类的实际名称,而是该祖先的类名称。

因此,我们强烈建议 QObject 的所有子类使用 Q_OBJECT 宏,而不管它们是否实际使用信号、插槽和属性。

参见 QMetaObject, Qt 属性系统,Qt 信号和槽。

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