一、概念

Qt 的信号与槽（Signals and Slots）机制是一个用于对象间通信的核心特性。这个机制使得对象能以松散耦合的方式进行通信，从而提升了代码的模块化和可维护性。

信号（Signal）：对象状态的变化或事件发生时发出的通知。槽（Slot）：信号发出时调用的函数，用于处理信号。连接（Connect）：将信号和槽关联起来，使得信号发出时自动调用对应的槽。

二、原理机制

        信号与槽机制依赖于 Qt 的元对象系统（Meta-Object System），该系统通过 <code>Q_OBJECT 宏和 MOC（Meta-Object Compiler）生成额外的代码来支持信号与槽功能。

三、工作流程

信号声明：在类中使用 signals 关键字声明信号。槽声明和定义：在类中用 public slots、private slots 声明槽，并实现槽函数。连接信号和槽：使用 QObject::connect() 函数将信号和槽连接起来。发射信号：在适当时机调用信号，触发相应的槽函数。

四、实际项目示例

我们将通过一个简单的 Qt 应用程序来演示信号与槽机制。这个程序包含一个按钮和一个标签，当点击按钮时，标签显示的文字会改变。

步骤 1：创建 Qt 项目

打开 Qt Creator，选择 "File" -> "New File or Project"。选择 "Application" -> "Qt Widgets Application"。输入项目名称（例如 "SignalSlotExample"）。选择项目路径并点击 "Next"。选择适合的平台和 Qt 版本，点击 "Next"。点击 "Finish" 创建项目。

步骤 2：设计用户界面

在项目树中，打开 mainwindow.ui 文件。拖动一个 QPushButton 和一个 QLabel 到窗口中。设置按钮和标签的文本为 "Click Me!" 和 "Hello, Qt!"。

步骤 3：添加按钮功能

1. 使用“转到槽”功能

“转到槽”功能允许你快速为UI控件添加槽函数，并自动生成必要的代码。

步骤

打开 UI 设计器：在项目树中，双击打开 <code>mainwindow.ui 文件。选择控件：在 UI 设计器中，选择想要添加槽函数的控件，比如 QPushButton。右键菜单：右键点击选择的控件，并在弹出的右键菜单中选择“转到槽...”（Go to Slot...）。

选择信号：在弹出的对话框中，选择你希望处理的信号，例如 <code>clicked()，然后点击“确定”或“添加”（Add）。

Qt Creator 将自动生成槽函数的声明和实现代码，并将你带到实现代码的位置。

执行上述步骤后，<code>mainwindow.h 文件将自动添加新槽函数的声明，如下：

#ifndef MAINWINDOW_H

#define MAINWINDOW_H

#include <QMainWindow>

QT_BEGIN_NAMESPACE

namespace Ui { class MainWindow; }

QT_END_NAMESPACE

class MainWindow : public QMainWindow

{

Q_OBJECT

public:

MainWindow(QWidget *parent = nullptr);

~MainWindow();

private slots:

void on_pushButton_clicked();

private:

Ui::MainWindow *ui;

};

#endif // MAINWINDOW_H

对应的槽函数实现也会自动添加到 mainwindow.cpp 文件中，修改 mainwindow.cpp

#include "mainwindow.h"

#include "ui_mainwindow.h"

MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)

: QMainWindow(parent)

, ui(new Ui::MainWindow)

{

ui->setupUi(this);

}

MainWindow::~MainWindow()

{

delete ui;

}

void MainWindow::on_pushButton_clicked()

{

// 修改标签的文本

ui->label->setText("Button Clicked!");

}

2. 自定义“添加信号”到槽功能

虽然“自定义添加信号”功能没有像“转到槽”那样的快捷选项，但你可以手动添加信号声明，并在代码中进行连接。

手动添加信号

修改 mainwindow.h 文件：在类中添加新的信号声明。

#ifndef MAINWINDOW_H

#define MAINWINDOW_H

#include <QMainWindow>

QT_BEGIN_NAMESPACE

namespace Ui { class MainWindow; }

QT_END_NAMESPACE

class MainWindow : public QMainWindow

{

Q_OBJECT

public:

MainWindow(QWidget *parent = nullptr);

~MainWindow();

signals:

void customSignal(); // 新的信号声明

private slots:

void on_pushButton_clicked();

private:

Ui::MainWindow *ui;

};

#endif // MAINWINDOW_H

发射信号：在 mainwindow.cpp 文件中，发射自定义信号。我们可以在按钮点击槽函数中发射这个信号：

#include "mainwindow.h"

#include "ui_mainwindow.h"

MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)

: QMainWindow(parent)

, ui(new Ui::MainWindow)

{

ui->setupUi(this);

// 连接自定义信号到某个槽

connect(this, &MainWindow::customSignal, this, &MainWindow::handleCustomSignal);

}

MainWindow::~MainWindow()

{

delete ui;

}

void MainWindow::on_pushButton_clicked()

{

// 修改标签的文本

ui->label->setText("Button Clicked!");

// 发射自定义信号

emit customSignal();

}

void MainWindow::handleCustomSignal()

{

// 处理自定义信号

ui->label->setText("Custom Signal Emitted!");

}

自定义添加信号到槽关键步骤：

自定义槽 handleCustomSignal，并在 mainwindow.cpp 中实现：

1、声明信号：

   在 mainwindow.h 中声明新的信号

signals:

void customSignal(); // 新的信号声明

2、声明槽：

 在 mainwindow.h 中声明新的槽

private slots:

void on_pushButton_clicked();

void handleCustomSignal(); // 新的槽声明

3、处理自定义信号（槽的实现）

void MainWindow::handleCustomSignal()

{

// 处理自定义信号

ui->label->setText("Custom Signal Emitted!");

}

4、连接自定义信号到指定槽：

// 连接自定义信号到指定槽

connect(this, &MainWindow::customSignal, this, &MainWindow::handleCustomSignal);

5、发射信号

// 发射自定义信号

emit customSignal();

步骤 4：运行程序

点击 Qt Creator 工具栏上的 "Run" 按钮。在弹出的窗口中，点击按钮，观察标签的文本变化。

详细解释

信号声明：在 Qt 中，信号是通过在类中使用 signals 关键字声明的。在这个例子中，QPushButton 已经有了一个名为 clicked() 的信号。槽声明和定义：槽是一个普通的成员函数，可以在类中用 public slots、private slots 声明。在这个例子中，我们在 MainWindow 类中声明并定义了一个槽 handleButtonClick()。连接信号和槽：使用 QObject::connect() 函数将信号和槽连接起来。参数包括发出信号的对象、信号名称、接收信号的对象和槽名称。发射信号：当按钮被点击时，QPushButton 内部自动发射 clicked() 信号，触发 handleButtonClick() 槽。

五、常见问题和调试

未使用 Q_OBJECT 宏：信号与槽机制依赖于 Qt 的元对象系统，必须在类中加入 Q_OBJECT 宏。信号未正确连接：确保 connect() 函数的参数类型匹配。对象未正确管理：确保信号发出者和槽接收者对象的生命周期被正确管理，避免提前销毁。

        通过以上详细步骤和解释，我们实现了一个简单的 Qt 应用程序，并深入理解了信号与槽机制的工作原理和应用方式。希望这能帮助你更好地掌握 Qt 开发。

六、带参数的信号和槽

        上面的实列中信号和槽是没有带参数传递的，那么信号和槽可以带参数传递吗？那是肯定的，在 Qt 的信号与槽机制中，信号和槽可以带参数。这种功能非常强大，可以让你在发射信号时传递数据到槽函数中进行处理。接下来，我们将演示如何为信号和槽添加参数。

修改示例带参数

        假设我们要修改前面的示例，使得自定义信号 customSignal 可以传递一个字符串参数，并在槽函数中处理这个参数。

修改 mainwindow.h

首先，我们需要修改信号和槽的声明，使其带有参数：

#ifndef MAINWINDOW_H

#define MAINWINDOW_H

#include <QMainWindow>

QT_BEGIN_NAMESPACE

namespace Ui { class MainWindow; }

QT_END_NAMESPACE

class MainWindow : public QMainWindow

{

Q_OBJECT

public:

MainWindow(QWidget *parent = nullptr);

~MainWindow();

signals:

void customSignal(const QString &message); // 带参数的信号声明

private slots:

void on_pushButton_clicked();

void handleCustomSignal(const QString &message); // 带参数的槽声明

private:

Ui::MainWindow *ui;

};

#endif // MAINWINDOW_H

在这里信号和槽的声明都已经带了参数，如下

signals:

void customSignal(const QString &message); // 带参数的信号声明

private slots:

void handleCustomSignal(const QString &message); // 带参数的槽声明

修改 mainwindow.cpp

接下来，我们需要在合适的位置发射信号，并在槽函数中处理传递的参数。

#include "mainwindow.h"

#include "ui_mainwindow.h"

MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)

: QMainWindow(parent)

, ui(new Ui::MainWindow)

{

ui->setupUi(this);

// 连接自定义信号到槽，注意这里的参数类型需要匹配

connect(this, &MainWindow::customSignal, this, &MainWindow::handleCustomSignal);

}

MainWindow::~MainWindow()

{

delete ui;

}

void MainWindow::on_pushButton_clicked()

{

// 修改标签的文本

ui->label->setText("Button Clicked!");

// 发射自定义信号，传递参数

emit customSignal("Custom Signal Emitted with Parameter!");

}

void MainWindow::handleCustomSignal(const QString &message)

{

// 处理自定义信号，接收参数

ui->label->setText(message);

}

运行程序

点击 Qt Creator 工具栏上的 "Run" 按钮。在弹出的窗口中，点击按钮，观察标签的文本变化。

详细解释

信号声明：在类中使用 signals 关键字声明带参数的信号。例：void customSignal(const QString &message);槽声明和定义：在类中用 private slots 或 public slots 声明带参数的槽，并实现槽函数。例：void handleCustomSignal(const QString &message);连接信号和槽：使用 QObject::connect() 函数将带参数的信号和槽连接起来。注意信号和槽的参数类型必须匹配。发射信号：在适当时机调用信号，并传递参数。例：emit customSignal("Custom Signal Emitted with Parameter!");处理参数：在槽函数中接收并处理传递的参数。

        通过以上步骤和详细解释，我们实现了一个带参数的信号与槽示例，并深入理解了 Qt 信号与槽机制中带参数的用法。

七、信号（signals）的 访问权限

              上面的例子中，我们看到信号的声明

signals:

void customSignal(const QString &message); // 带参数的信号声明

并没有带public、protected 或 private关键字，那么它到底是什么权限呢？下面我们进行讲解。

        在 Qt 中，信号（signals）在类中是默认的 protected 访问权限，而不是 private。这意味着信号通常只能从类内部或其派生类中发射（emit）。然而，在实际使用中，你可以将信号声明为 public、protected 或 private，以控制其访问权限。

默认情况

如果你不显式声明信号的访问权限，信号默认是 protected：

signals:

void customSignal(const QString &message); // 带参数的信号，默认是protected

显式声明访问权限

你可以显式地声明信号为 public、protected 或 private：

如 public 信号：

### 示例

如果我们希望信号能够从类的外部发射，可以将信号声明为 `public`：

#### 修改 `mainwindow.h`

```cpp

#ifndef MAINWINDOW_H

#define MAINWINDOW_H

#include <QMainWindow>

QT_BEGIN_NAMESPACE

namespace Ui { class MainWindow; }

QT_END_NAMESPACE

class MainWindow : public QMainWindow

{

Q_OBJECT

public:

MainWindow(QWidget *parent = nullptr);

~MainWindow();

public signals: // 显式声明信号为public

void customSignal(const QString &message); // 带参数的信号声明

private slots:

void on_pushButton_clicked();

void handleCustomSignal(const QString &message); // 带参数的槽声明

private:

Ui::MainWindow *ui;

};

#endif // MAINWINDOW_H

修改 mainwindow.cpp

#include "mainwindow.h"

#include "ui_mainwindow.h"

MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)

: QMainWindow(parent)

, ui(new Ui::MainWindow)

{

ui->setupUi(this);

// 连接自定义信号到槽，注意这里的参数类型需要匹配

connect(this, &MainWindow::customSignal, this, &MainWindow::handleCustomSignal);

}

MainWindow::~MainWindow()

{

delete ui;

}

void MainWindow::on_pushButton_clicked()

{

// 修改标签的文本

ui->label->setText("Button Clicked!");

// 发射自定义信号，传递参数

emit customSignal("Custom Signal Emitted with Parameter!");

}

void MainWindow::handleCustomSignal(const QString &message)

{

// 处理自定义信号，接收参数

ui->label->setText(message);

}

关键说明默认情况下，signals 关键字下声明的信号是 protected。你可以根据需要显式地将信号声明为 public、protected 或 private。选择合适的访问权限取决于你希望信号从哪里发射和使用。

八、信号和槽的优点

松耦合：信号和槽使对象之间的通信更加松散，无需对象彼此了解。类型安全：编译时检查信号和槽的签名是否匹配，避免了运行时错误。灵活性：可以动态连接和断开信号和槽，支持多种连接模式（例如，一个信号连接多个槽，或多个信号连接一个槽）。

总结

Qt 的信号和槽机制为开发者提供了一种优雅、灵活且类型安全的方式来处理对象间的通信。通过理解和利用这一机制，可以显著提高应用程序的模块化、可维护性和可扩展性。