QT高级编程技巧（一）-- 编写高效的signal & slot通信代码

关于QT的线程通信，我们都会想到signal & slot机制。先回顾下利用signal & slot机制实现控件消息处理的方法。

控件消息处理

假设我们的主界面上有一个使用ui->btn指向的QPushButton对象，要实现该对象的clicked消息处理，可以在主界面对象MainWindow上添加一个slot方法onBtnClicked，并在其构造函数中使用connect方法与ui->btn的clicked消息进行绑定，如下：

MainWindow::MainWindow(QWidget* parent) :
　　QMainWindow(parent), ui(new ui::MainWindow)
{
    ui->setupUi(this);
    
    // 方法一，推荐使用
    connect(ui->btn, &QPushButton::clicked,
　　　　　　  this, &MainWindow::onBtnClicked);

    // 方法二
    //connect(ui->btn, SIGNAL(clicked),
　　　　　　    this, SLOT(onBtnClicked));

    …
}

void MainWindow::onBtnClicked(void)
{
　　doSomething();
}

事实上这种方法很繁杂。单纯为了处理一个按钮的消息我们就要新建一个slot方法，当界面控件多了的时候，会使得代码臃肿不堪（即使你可以设计成多个控件消息共享一个槽函数）。

在新版的支持C++11的QT中，我们可以使用Lambda函数优雅地解决这个问题。如下：

MainWindow::MainWindow(QWidget* parent) :
    QMainWindow(parent), ui(new ui::MainWindow)
{
    setupUi(this);

    // 使用lambda函数实现slot方法
    connect(ui->btn, &QPushButton::clicked, [&](){
        doSomething();
    });
    …
}

使用Lambda函数的另一个好处是，可以借助闭包的概念加速开发。比如我曾做过一个运动控制项目，界面上有32个之多的QCheckBox控件，如下：

需要响应每个QCheckBox控件的clicked消息，改变对应的IO口电平输出。我的做法是，对这些控件进行Tab排序，并将第一个控件命名为ui->ioChk，然后编码如下：

typedef QCheckBox   *F_QCB;
#define F_QNEXT(w)  (w->nextInFocusChain())

…

MainWindow::MainWindow(QWidget* parent) :
　　QMainWindow(parent), ui(new ui::MainWindow)
{
　　setupUi(ui);
　　
　　…
　　F_QCB cb = ui->ioChk;
　　for (int i = 0; i < 32; ++i)
　　{
　　　　connect(cb, &QCheckBox::clicked, [=](bool s){
　　　　　　setIo(i, s);  // 改变第i个端口的输出电平为s
　　　　});
　　　　cb = F_QNEXT(cb);
　　}
　　…
}

要读懂上面的程序，你需要一些关于C++11标准的Lambda函数的知识，代码中使用值捕获方式捕获i变量值形成闭包函数，这些闭包函数被绑定到不同的QCheckBox的clicked消息中。

线程间通信

很长的时间里，我都以为QT的signal & slot机制只适用于单向异步通信。事实上，它可以设计为带返回的同步通信。

有个案例如下：工作线程在运行时需要同步提取界面上的参数信息（假设要提取界面上的QSpinBox的值），要同时保证界面的响应和工作线程的不间断运转。

一种可能的实现方法是，在工作线程上的某个对象定义一个request消息，绑定到MainWindow的response槽中，然后在MainWindow中定义一个answer消息，绑定到工作线程上的某个对象的onAnswer槽中。通信过程如下：

1. 工作线程需要界面参数值，发送request消息

2. 主线程接收到request消息，开始执行response槽方法

3. 在response函数中，获取界面控件的值，发送answer消息

4. 工作线程收到answer消息，调用onAnswer槽方法，恢复之前的运行流程

这种方法条理清晰，但编码实现过于繁琐。我的实现方法是，在工作线程实现一个形如request(QString req, QVariant& arg)的消息，然后以QT::BlockBlockingQueuedConnection方式连接至MainWindow的response槽方法中。编码如下：

WorkerThread声明：

#ifndef __WORKER_THREAD_H
#define __WORKER_THREAD_H

class WorkerThread : public QThread {
public:
　　…
　　// @Override
　　void run();

private:
　　// 用于通信
　　class InThreadObject;
　　InThreadObject *ito;
　　…
}

#endif

WorkerThread实现：

class WorkerThread::InThreadObject : public QObject {
　　Q_OBJECT

signals:
　　void request(QString req, QVariant& arg);
}

void WorkerThread::run()
{
　　ito = new InThreadObject;
　　…
　　// 注意下面的连接使用了QT::BlockingQueuedConnection选项
　　connect(ito,
　　　　　　 &InThreadObject::request,
　　　　　　 pMainWindow,
　　　　　　 &MainWindow::response,
　　　　　　 QT::BlockingQueuedConnection);
　　…
　　// 同步获取界面参数值
　　QVariant var;
　　ito->request("param.level", var);
　　// 这里会同步等待主线程执行response函数完
　　int param = var.toInt();
　　……
}

MainWindow相关实现：

void MainWindow::response(QString req, QVariant& ans)
{
　　if (req == "param.level")
　　{
　　　　// 获取控件值并存放至ans引用变量中
　　　　ans.setValue(ui->levelSpin->value());
　　}
}

本次经验分享完毕，关于一些具体的技术细节，如QT的消息与槽机制、C++11的Lambda函数还请读者另行学习。

 

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