Qt: The Meta-Object System

最新推荐文章于 2025-07-24 10:23:38 发布

原创最新推荐文章于 2025-07-24 10:23:38 发布 · 251 阅读

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本文深入探讨了Qt的Meta-Object系统，介绍其信号-槽机制，动态属性及运行类型信息特性。详解Q_OBJECT宏作用，Meta-ObjectCompiler的工作原理，以及qobject_cast()的动态类型转换功能。

Qt的 Meta-Object 系统提供了信号-槽机制，用于对象之间的通讯，运行类型信息和动态属性系统。
Meta-Object 基于以下三件事：

QObject类提供了一个对象能够利用Meta-Object系统的基类；
Q_OBJECT宏在类声明的私有部分，被用来使能Meta-Object特性，例如动态属性，信号槽；
Meta-Object Compiler（moc）提供给每个QObject子类需要的代码实现Meta-Object特性；

moc 工具读取一个C++文件。假如它发现类中声明包含 Q_OBJECT 宏，它会产生另外一个 C++ 文件，里面包含哪些类的Meta-Object代码（moc_xxx.cpp）。这些源文件既会包含在 #include，也会编译，连接到类的实现中。
除了提供信号槽对象通信机制之外（引入系统的主要原因），Meta-Object 代码提供以下特性：
QObject::metaObject() 返回类的meta-object；
QMetaObject::className() 运行时返回字符型类名，不需要C++ 编译器 run-time type information (RTTI) 支持；
QObject::inherits() 函数返回在QObject继承树中继承特定类的一个实例；
QObject::tr() 和 QObject::trUtf8()用于国际化翻译字符串；
QObject::setProperty() 和 QObject::property()通过名字动态设置属性和获取属性；
QMetaObject::newInstance() 构造类的一个新实例。
也可能使用 qobject_cast() 对 QObject 类执行动态置换。 qobject_cast() 函数行为类似于标准 C++ dynamic_cast()，它的优点是它不需要RTTI 支持，并且它可以跨动态库边界工作。它试着把其参数类型转换成尖括号的指针类型，假如转换为正确的类型就会返回非零指针，否则对象类型不兼容返回0。
例如，假设 MyWidget 继承 QWidget，且声明 Q_OBJECT 宏:

QObject *obj = new MyWidget;

obj 变量类型是QObject *，实际指向 MyWidget对象, 所以我们能把它合适转换：

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

从QObject 转换成 QWidget是成功的，因为对象的实际是一个MyWidget，它是QWidget的子类. 由于我们知道obj是一个MyWidget，所以能把它转换成MyWidget *：

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

MyWidget转换是成功的，因为 qobject_cast() 在 Qt内建类型和自定义类型没有区别。

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

转型QLabel失败，指针设为0。使得它可能基于这个类型，在运行期对不同类型的对象不同方式的处理：

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

可能使用 QObject 作为基类，但是没有声明 Q_OBJECT 宏，没有 meta-object 代码，假如 Q_OBJECT 宏没被使用，信号槽和其他特性都不可用。从 meta-object 系统角度来看，一个 QObject 子类没有 meta code 等同于它最近的有 meta-object code的祖先.。意思是例如 QMetaObject::className() 不会返回你这个类实际的名字，而是它祖先的类名。因此，尽管实际上不用信号-槽和属性系统，我们也强烈推荐整个QOject的子类都使用 Q_OBJECT 宏。