Qt中的信号和槽机制与回调函数

一、简介

信号和槽是 Qt 特有的消息传输机制，它能将相互独立的控件关联起来。

举个简单的例子，按钮和窗口本是两个独立的控件，点击按钮并不会对窗口造成任何影响。通过信号和槽机制，我们可以将按钮和窗口关联起来，实现“点击按钮会使窗口关闭”的效果。

在 Qt 中，用户和控件的每次交互过程称为一个事件，比如“用户点击按钮”是一个事件，“用户关闭窗口”也是一个事件。每个事件都会发出一个信号，例如用户点击按钮会发出“按钮被点击” 的信号，用户关闭窗口会发出“窗口被关闭”的信号。 Qt 中的所有控件都具有接收信号的能力，一个控件还可以接收多个不同的信号。对于接收到的每个信号，控件都会做出相应的响应动作。例如，按钮所在的窗口接收到“按钮被点击”的信 号后，会做出“关闭自己”的响应动作；再比如输入框自己接收到“输入框被点击”的信号后，会做出“显示闪烁的光标，等待用户输入数据”的响应动作。在 Qt 中，对信号做出的响应动作就称为槽 。

信号和槽机制底层是通过函数间的相互调用实现的。每个信号都可以用函数来表示，称为“信号函数”；

每个槽也可以用函数表示，称为“槽函数”。

例如，“按钮被按下”这个信号可以用 clicked() 函数表示，“窗口关闭”这个槽可以用 close() 函数表示，信号和槽机制实现“点击按钮 会关闭窗口”的功能，其实就是 clicked() 函数调用 close() 函数的效果。 信号函数和槽函数通常位于某个类中，和普通的成员函数相比，它们的特别之处在于：

1. 信号函数用 signals 关键字修饰，槽函数用 public slots、protected slots 或者 private slots 修饰。signals 和 slots 是 Qt 在 C++ 的基础上扩展的关键字，专门用来指明信号函数和槽函数。
2. 信号函数只需要声明，不需要定义（实现），而槽函数需要定义（实现）。

实际开发中，可以使用 Qt 提供的信号函数和槽函数，也可以根据需要自定义信号函数和槽函数。  

自定义信号和槽函数

和信号函数不同，槽函数必须手动定义（实现）。槽函数可以在程序中直接调用，但主要用来响应某个信号。自定义一个槽函数时，需要注意以下几点： 

• 槽函数的返回值必须和信号函数相同，由于信号函数的返回值一定是 void，所以槽函数的 返回值也必须为 void；
• 对于带参的信号函数，槽函数可以选择接收所有参数，则参数的类型、顺序、个数都必须与信号函数相同； 也可以选择接收前几个参数，这些参数的类型、顺序都必须与信号函数相同； 还可以选择不接受任何参数。
• 槽函数的参数个数只能比信号函数少，不能比信号函数多；
• 槽函数的参数不能有默认值。

slots 关键字可以和 public、protected、private 搭配使用，它们的区别是：

• public slots：该关键字修饰的槽函数，既可以在当前类及其子类的成员函数中调用，也可以在类外部的其它函数（比如 main() 函数）中调用；
• protected slots：该关键字修饰的槽函数，仅允许在当前类及其子类的成员函数内调用，不 能在类外部的其它函数内调用；
• private slots：该关键字修饰的槽函数，只允许在当前类的成员函数内调用，不能在子类中调用，也不能在类外部的其它函数内调用。

通常情况下，槽函数使用 public slots 修饰。  

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 在 Qt 中信号和槽函数都是独立的个体，本身没有任何联系，但是由于某种特性需求我们可以将二者连接到一起，在 Qt 中我们需要使用 QOjbect类中的 connect 函数进行二者的关联。

注意，并非所有的控件之间都能通过信号和槽关联起来，信号和槽机制只适用于满足以下条件 的控件：  

控件类必须直接或者间接继承自 QObject 类，Qt 提供的控件类都满足这一条件。 控件类中必须包含 private 属性的 Q_OBJECT 宏。

将某个信号函数和某个槽函数关联起来，需要借助 QObject 类提供的 connect() 函数。

QT4中的连接方式：

QObject::connect(const QObject *sender, SIGNAL(signal()), 
                 const QObject *receiver, SLOT(slot())); 

而在QT5中，连接方式如下：

connect(const QObject *sender, &QObject::signal, 
        const QObject *receiver, &QObject::method);

拿点击but按钮关闭窗口举例：  

​
connect( &But, SIGNAL(clicked()), &widget, SLOT(close()) );        //QT4

​
connect( &But, &QPushButton::clicked, &widget, &QWidget::close );  //QT5

和旧版本相比，新版的 connect() 函数改进了指定信号函数和槽函数的方式，不再使用 SIGNAL() 和 SLOT() 宏。

注意：QT5中代替Qt4的信号槽连接，在编译时即对连接的函数指针进行检测，提高了安全性。而QT4的连接方式是基于宏的，只能在运行时进行检测。

最好使用QT5的连接方式，因为这样能检查出错误

一个 connect() 函数只能关联一个信号函数和一个槽函数，程序中可以包含多个 connect() 函数，能实现以下几种效果：

• 关联多个信号函数和多个槽函数；
• 一个信号函数可以关联多个槽函数，当信号发出时，与之关联的槽函数会一个接一个地执行，但它们执行的顺序是随机的，无法人为指定哪个先执行、哪个后执行；
• 多个信号函数可以关联同一个槽函数，无论哪个信号发出，槽函数都会执行。

此外，connect() 函数的 method 参数还可以指定一个信号函数，也就是说，信号之间也可以 相互关联，这样当信号发出时，会随之发出另一个信号。

二、回调函数

QT的信号与槽的本质就是个回调函数

1.什么是回调函数？
　　
简而言之，回调函数就是一个通过函数指针调用的函数。如果你把函数的指针（地址）作为参数传递给另一个函数，当这个指针被用为调用它所指向的函数时，我们就说这是回调函数。

#include <iostream>
using namespace std;

typedef int (*pFun)(int,int);    //定义一个函数指针

int sub(int a, int b) {
    return a-b;
}
//回调函数
int callBack(int a, int b, pFun F) {
    return F(a,b);
}

int test(int a, int b) {
    return callBack(a,b,sub);
}

int main() {
    cout << "函数调用：" << test(2,3) << endl;
    return 0;
}

回调函数的本质是“你想让别人的代码执行你的代码，而别人的代码你又不能动”这种需求下产生的。

2.为什么要使用回调函数？
　　
因为可以把调用者与被调用者分开。调用者不关心谁是被调用者，所有它需知道的，只是存在一个具有某种特定原型、某些限制条件（如返回值为int）的被调用函数。

信号和槽与回调函数的区别：

①回调函数使用函数指针来实现的，如果多个类都关注一个类的动态变化，这样就会需要写出一个比较长的列表来管理这些类之间的关系。稍微在编码方面不那么灵活，稍显冗余。

②QT使用信号与槽来解决这个连接问题，这种方式比较清晰简单一些，一个类只需要清楚自己有几个槽函数有几个信号，然后将信号与槽进行连接，QT会自己处理函数的调用关系。这样在软件设计角度更加的清晰，灵活，不容易出错。

③Qt信号与槽机制降低了Qt对象的耦合度。发信号的对象不需要知道有几个槽函数，也不需要关系是否收到信号，或者谁收到了，谁没收到。同样的槽函数也不需要知道谁是信号的发出者。信号只需要在合适的时机发出即可，降低了对象之间的耦合度。