转: 深入理解信号槽机制

https://blog.csdn.net/liuuze5/article/details/53523463

 

深入理解信号槽（一）

 

这篇文章来自于 A Deeper Look at Signals and Slots，Scott Collins 2005.12.19。需要说明的是，我们这里所说的“信号槽”不仅仅是指 Qt 库里面的信号槽，而是站在一个全局的高度，从系统的角度来理解信号槽。所以在这篇文章中，Qt 信号槽仅仅作为一种实现来介绍，我们还将介绍另外一种信号槽的实现——boost::signal。因此，当你在文章中看到一些信号的名字时，或许仅仅是为了描述方便而杜撰的，实际并没有这个信号。

什么是信号槽？

这个问题我们可以从两个角度来回答，一个简短一些，另外一个则长些。

让我们先用最简洁的语言来回答这个问题——什么是信号槽？

  • 信号槽是观察者模式的一种实现，或者说是一种升华；
  • 一个信号就是一个能够被观察的事件，或者至少是事件已经发生的一种通知；
  • 一个槽就是一个观察者，通常就是在被观察的对象发生改变的时候——也可以说是信号发出的时候——被调用的函数；
  • 你可以将信号和槽连接起来，形成一种观察者-被观察者的关系；
  • 当事件或者状态发生改变的时候，信号就会被发出；同时，信号发出者有义务调用所有注册的对这个事件（信号）感兴趣的函数（槽）。

信号和槽是多对多的关系。一个信号可以连接多个槽，而一个槽也可以监听多个信号。

信号可以有附加信息。例如，窗口关闭的时候可能发出 windowClosing 信号，而这个信号就可以包含着窗口的句柄，用来表明究竟是哪个窗口发出这个信号；一个滑块在滑动时可能发出一个信号，而这个信号包含滑块的具体位置，或者新的值等等。我们可以把信号槽理解成函数签名。信号只能同具有相同签名的槽连接起来。你可以把信号看成是底层事件的一个形象的名字。比如这个 windowClosing 信号，我们就知道这是窗口关闭事件发生时会发出的。

信号槽实际是与语言无关的，有很多方法都可以实现信号槽，不同的实现机制会导致信号槽差别很大。信号槽这一术语最初来自 Trolltech 公司的 Qt 库（现在已经被 Nokia 收购）。1994年，Qt 的第一个版本发布，为我们带来了信号槽的概念。这一概念立刻引起计算机科学界的注意，提出了多种不同的实现。如今，信号槽依然是 Qt 库的核心之一，其他许多库也提供了类似的实现，甚至出现了一些专门提供这一机制的工具库。

简单了解信号槽之后，我们再来从另外一个角度回答这个问题：什么是信号槽？它们从何而来？

前面我们已经了解了信号槽相关的概念。下面我们将从更细致的角度来探讨，信号槽机制是怎样一步步发展的，以及怎样在你自己的代码中使用它们。

程序设计中很重要的一部分是组件交互：系统的一部分需要告诉另一部分去完成一些操作。让我们从一个简单的例子开始：

// C++
class Button
{
public:
    void clicked(); // something that happens: Buttons may be clicked
};
class Page
{
public:
    void reload(); // ...which I might want to do when a Button is clicked
};

 

 

换句话说，Page 类知道如何重新载入页面（reload），Button 有一个动作是点击（click）。假设我们有一个函数返回当前页面 currentPage()，那么，当 button 被点击的时候，当前页面应该被重新载入。

// C++ --- making the connection directly
void Button::clicked()
{
    currentPage()->reload(); // Buttons know exactly what to do when clicked
}

 

这看起来并不很好。因为 Button 这个类名似乎暗示了这是一个可重用的类，但是这个类的点击操作却同 Page 紧紧地耦合在一起了。这使得只要 button 一被点击，必定调用 currentPage() 的 reload() 函数。这根本不能被重用，或许把它改名叫 PageReloadButton 更好一些。

实际上，不得不说，这确实是一种实现方式。如果 Button::click() 这个函数是 virtual 的，那么你完全可以写一个新类去继承这个 Button：

// C++ --- connecting to different actions by specializing
class Button
{
public:
    virtual void clicked() = 0; // Buttons have no idea what to do when clicked
};

class PageReloadButton : public Button
{
public:
    virtual void clicked() {
        currentPage()->reload(); // ...specialize Button to connect it to a specific action
    }
};

 

好了，现在 Button 可以被重用了。但是这并不是一个很好的解决方案。

引入回调

让我们停下来，回想一下在只有 C 的时代，我们该如何解决这个问题。如果只有 C，就不存在 virtual 这种东西。重用有很多种方式，但是由于没有了类的帮助，我们采用另外的解决方案：函数指针。

/* C --- connecting to different actions via function pointers */
void reloadPage_action( void* ) /* one possible action when a Button is clicked */
{
    reloadPage(currentPage());
}

void loadPage_action( void* url ) /* another possible action when a Button is clicked */
{
    loadPage(currentPage(), (char*)url);
}

struct Button {
    /* ...now I keep a (changeable) pointer to the function to be called */
    void (*actionFunc_)();
    void* actionFuncData_;
};

void buttonClicked( Button* button )
{
    /* call the attached function, whatever it might be */
    if ( button && button->actionFunc_ )
        (*button->actionFunc_)(button->actionFuncData_);
}

 

这就是通常所说的“回调”。buttonClicked() 函数在编译期并不知道要调用哪一个函数。被调用的函数是在运行期传进来的。这样，我们的 Button 就可以被重用了，因为我们可以在运行时将不同的函数指针传递进来，从而获得不同的点击操作。

增加类型安全

对于 C++ 或者 Java 程序员来说，总是不喜欢这么做。因为这不是类型安全的（注意 url 有一步强制类型转换）。

我们为什么需要类型安全呢？一个对象的类型其实暗示了你将如何使用这个对象。有了明确的对象类型，你就可以让编译器帮助你检查你的代码是不是被正确的使用了，如同你画了一个边界，告诉编译器说，如果有人越界，就要报错。然而，如果没有类型安全，你就丢失了这种优势，编译器也就不能帮助你完成这种维护。这就如同你开车一样。只要你的速度足够，你就可以让你的汽车飞起来，但是，一般来说，这种速度就会提醒你，这太不安全了。同时还会有一些装置，比如雷达之类，也会时时帮你检查这种情况。这就如同编译器帮我们做的那样，是我们出浴一种安全使用的范围内。

回过来再看看我们的代码。使用 C 不是类型安全的，但是使用 C++，我们可以把回调的函数指针和数据放在一个类里面，从而获得类型安全的优势。例如：

// re-usable actions, C++ style (callback objects)
class AbstractAction
{
public:
    virtual void execute() = 0; // sub-classes re-implement this to actually do something
};

class Button
{
    // ...now I keep a (changeable) pointer to the action to be executed
    AbstractAction* action_;
};

void Button::clicked()
{
    // execute the attached action, whatever it may be
    if ( action_ )
        action_->execute();
}

class PageReloadAction : public AbstractAction
    // one possible action when a Button is clicked
{
public:
    virtual void execute() {
        currentPage()->reload();
    }
};
class PageLoadAction : public AbstractAction
    // another possible action when a Button is clicked
{
public:
    // ...
    virtual void execute() {
        currentPage()->load(url_);
    }
private:
    std::string url_;
};

 

好了！我们的 Button 已经可以很方便的重用了，并且也是类型安全的，再也没有了强制类型转换。这种实现已经可以解决系统中遇到的绝大部分问题了。似乎现在的解决方案同前面的类似，都是继承了一个类。只不过现在我们对动作进行了抽象，而之前是对 Button 进行的抽象。这很像前面 C 的实现，我们将不同的动作和 Button 关联起来。现在，我们一步步找到一种比较令人满意的方法。

 

 深入理解信号槽（二） 

 

多对多

下一个问题是，我们能够在点击一次重新载入按钮之后做多个操作吗？也就是让信号和槽实现多对多的关系？

实际上，我们只需要利用一个普通的链表，就可以轻松实现这个功能了。比如，如下的实现：

class MultiAction : public AbstractAction
    // ...an action that is composed of zero or more other actions;
    // executing it is really executing each of the sub-actions
{
public:
    // ...
    virtual void execute();
private:
    std::vector<AbstractAction*> actionList_;
    // ...or any reasonable collection machinery
};

void MultiAction::execute()
{
    // call execute() on each action in actionList_
    std::for_each( actionList_.begin(),
                   actionList_.end(),
                   boost::bind(&AbstractAction::execute, _1) );
}

 

 

这就是其中的一种实现。不要觉得这种实现看上去没什么水平，实际上我们发现这就是一种相当简洁的方法。同时，不要纠结于我们代码中的 std:: 和 boost:: 这些命名空间，你完全可以用另外的类，强调一下，这只是一种可能的实现。现在，我们的一个动作可以连接多个 button 了，当然，也可以是别的 Action 的使用者。现在，我们有了一个多对多的机制。通过将 AbstractAction* 替换成 boost::shared_ptr，可以解决 AbstractAction 的归属问题，同时保持原有的多对多的关系。

这会有很多的类！

如果你在实际项目中使用上面的机制，很多就会发现，我们必须为每一个 action 定义一个类，这将不可避免地引起类爆炸。至今为止，我们前面所说的所有实现都存在这个问题。不过，我们之后将着重讨论这个问题，现在先不要纠结在这里啦！

特化！特化！

当我们开始工作的时候，我们通过将每一个 button 赋予不同的 action，实现 Button 类的重用。这实际是一种特化。然而，我们的问题是，action 的特化被放在了固定的类层次中，在这里就是这些 Button 类。这意味着，我们的 action 很难被更大规模的重用，因为每一个 action 实际都是与 Button 类绑定的。那么，我们换个思路，能不能将这种特化放到信号与槽连接的时候进行呢？这样，action 和 button 这两者都不必进行特化了。

函数对象

将一个类的函数进行一定曾度的封装，这个思想相当有用。实际上，我们的 Action 类的存在，就是将 execute() 这个函数进行封装，其他别无用处。这在 C++ 里面还是比较普遍的，很多时候我们用 ++ 的特性重新封装函数，让类的行为看起来就像函数一样。例如，我们重载 operator() 运算符，就可以让类看起来很像一个函数：

class AbstractAction
{
public:
    virtual void operator()() = 0;
};

// using an action (given AbstractAction& action)
action();

 

这样，我们的类看起来很像函数。前面代码中的 for_each 也得做相应的改变：

// previously
std::for_each( actionList_.begin(),
               actionList_.end(),
               boost::bind(&AbstractAction::execute, _1) );
// now
std::for_each( actionList_.begin(),
               actionList_.end(),
               boost::bind(&AbstractAction::operator(), _1) );

 

现在，我们的 Button::clicked() 函数的实现有了更多的选择：

// previously
action_->execute();

// option 1: use the dereferenced pointer like a function
(*action_)();

// option 2: call the function by its new name
action_->operator()();

 

看起来很麻烦，值得这样做吗？

下面我们来试着解释一下信号和槽的目的。看上去，重写 operator() 运算符有些过分，并不值得我们去这么做。但是，要知道，在某些问题上，你提供的可用的解决方案越多，越有利于我们编写更简洁的代码。通过对一些类进行规范，就像我们要让函数对象看起来更像函数，我们可以让它们在某些环境下更适合重用。在使用模板编程，或者是 Boost.Function，bind 或者是模板元编程的情形下，这一点尤为重要。

这是对无需更多特化建立信号槽连接重要性的部分回答。模板就提供了这样一种机制，让添加了特化参数的代码并不那么难地被特化，正如我们的函数对象那样。而模板的特化对于使用者而言是透明的。

松耦合

现在，让我们回顾一下我们之前的种种做法。

我们执着地寻求一种能够在同一个地方调用不同函数的方法，这实际上是 C++ 内置的功能之一，通过 virtual 关键字，当然，我们也可以使用函数指针实现。当我们需要调用的函数没有一个合适的签名，我们将它包装成一个类。我们已经演示了如何在同一地方调用多个函数，至少我们知道有这么一种方法（但这并不是在编译期完成的）。我们实现了让“信号发送”能够被若干个不同的“槽”监听。

不过，我们的系统的确没有什么非常与众不同的地方。我们来仔细审核一下我们的系统，它真正不同的是：

  • 定义了两个不同的术语：“信号”和“槽”；
  • 在一个调用点（信号）与零个或者多个回调（槽）相连；
  • 连接的焦点从提供者处移开，更多地转向消费者（也就是说，Button 并不需要知道如何做是正确的，而是由回调函数去告知 Button，你需要调用我）。

但是，这样的系统还远达不到松耦合的关系。Button 类并不需要知道 Page 类。松耦合意味着更少的依赖；依赖越少，组件的可重用性也就越高。

当然，肯定需要有组件同时知道 Button 和 Page，从而完成对它们的连接。现在，我们的连接实际是用代码描述的，如果我们不用代码，而用数据描述连接呢？这么一来，我们就有了松耦合的类，从而提高二者的可重用性。

新的连接模式

什么样的连接模式才算是非代码描述呢？假如仅仅只有一种信号槽的签名，例如 void (*signature)()，这并不能实现。使用散列表，将信号的名字映射到匹配的连接函数，将槽的名字映射到匹配的函数指针，这样的一对字符串即可建立一个连接。

然而，这种实现其实包含一些“握手”协议。我们的确希望具有多种信号槽的签名。在信号槽的简短回答中我们提到，信号可以携带附加信息。这要求信号具有参数。我们并没有处理成员函数与非成员函数的不同，这又是一种潜在的函数签名的不同。我们还没有决定，我们是直接将信号连接到槽函数上，还是连接到一个包装器上。如果是包装器，这个包装器需要已经存在呢，还是我们在需要时自动创建呢？虽然底层思想很简单，但是，真正的实现还需要很好的努力才行。似乎通过类名能够创建对象是一种不错的想法，这取决于你的实现方式，有时候甚至取决于你有没有能力做出这种实现。将信号和槽放入散列表需要一种注册机制。一旦有了这么一种系统，前面所说的“有太多类了”的问题就得以解决了。你所需要做的就是维护这个散列表的键值，并且在需要的时候实例化类。

给信号槽添加这样的能力将比我们前面所做的所有工作都困难得多。在由键值进行连接时，多数实现都会选择放弃编译期类型安全检查，以满足信号和槽的兼容。这样的系统代价更高，但是其应用也远远高于自动信号槽连接。这样的系统允许实例化外部的类，比如 Button 以及它的连接。所以，这样的系统有很强大的能力，它能够完成一个类的装配、连接，并最终完成实例化操作，比如直接从资源描述文件中导出的一个对话框。既然它能够凭借名字使函数可用，这就是一种脚本能力。如果你需要上面所说的种种特性，那么，完成这么一套系统绝对是值得的，你的信号槽系统也会从中受益，由数据去完成信号槽的连接。

对于不需要这种能力的实现则会忽略这部分特性。从这点看，这种实现就是“轻量级”的。对于一个需要这些特性的库而言，完整地实现出来就是一个轻量级实现。这也是区别这些实现的方法之一。

 

深入理解信号槽（三） 

 

信号槽的实现实例—— Qt 和 Boost

Qt 的信号槽和 Boost.Signals 由于有着截然不同的设计目标，因此二者的实现、强度也十分不同。将二者混合在一起使用也不是不可能的，我们将在本系统的最后一部分来讨论这个问题。

使用信号槽

信号槽是伟大的工具，但是如何能更好的使用它们？相比于直接函数调用，有三点值得我们的注意。一个信号槽的调用：

  • 或许会比直接函数调用耗费更多的时间/空间；
  • 可能不能使用 inline；
  • 对于代码阅读者来说可能并不友好。

使用信号槽进行解耦，我们获得的最大的好处是，连接两端的对象不需要知道对方的任何信息。Button 同动作的连接是一个很典型的案例。例如如下信息：

class Elevator
{
public:
    enum Direction { DownDirection=-1, NoDirection=0, UpDirection=1 };
    enum State { IdleState, LoadingState, MovingState };
    // ...
// signals:
    void floorChanged( int newFloor );
    void stateChanged( State newState );
    void directionChanged( Direction newDirection );
};

 

 

Elevator 类，也就是电梯，不需要知道有多少显示器正在监听它的信号，也不需要知道这些显示器的任何信息。每一层可能有一个屏幕和一组灯，用于显示电梯的当前位置和方向，另外一些远程操控的面板也会显示出同样的信息。电梯并不关心这些东西。当它穿过（或者停在）某一层的时候，它会发出一个 floorChanged(int) 信号。或许，交通信号灯是更合适的一个例子。

你也可以实现一个应用程序，其中每一个函数调用都是通过信号来触发的。这在技术上说是完全没有问题的，然而却是不大可行的，因为信号槽的使用无疑会丧失一部分代码可读性和系统性能。如何在这其中做出平衡，也是你需要考虑的很重要的一点。

Qt 方式

了解 Qt 信号槽最好的莫过于 Qt 的文档。不过，这里我们从一个小例子来了解信号槽的 Qt 方式的使用。

// Qt Signals and Slots

class Button : public QObject
{
    Q_OBJECT
Q_SIGNALS:
    void clicked();
};

class Page : public QObject
{
    Q_OBJECT
public Q_SLOTS:
    void reload();
};

// given pointers to an actual Button and Page:
connect(button, SIGNAL(clicked()), page, SLOT(reload()));

 

Boost.Signals 方式

了解 Boost.Signals 的最好方式同样是 Boost 的文档。这里，我们还是先从代码的角度了解一下它的使用。

// Boost.Signals

class Button
{
public:
    boost::signal< void() > clicked;
};

class Page
{
public:
    void reload();
};

// given pointers to an actual Button and Page:
button->clicked.connect( boost::bind(&Page::reload, page) );

 

对比

或许你已经注意到上面的例子中，无论是 Qt 的实现方式还是 Boost 的实现方式，除了必须的 Button 和 Page 两个类之外，都不需要额外的类。两种实现都解决了类爆炸的问题。下面让我们对照着来看一下我们前面的分析。现在我们有：

  • 两个不同的术语以及各自的动作：信号和槽；
  • 在一个地方（信号）可以连接零个或者多个回调函数（槽），同时也是多对多的；
  • 焦点在于连接本身，而不是提供者或者消费者；
  • 不需要手工为了一个连接创建新的类；
  • 连接仍旧是类型安全的。
这五点是信号槽系统的核心，Qt 和 boost 都拥有这些特性。下面则是二者的不同之处：
 Boost.Signals  Qt Signals 和 Slots
 一个信号就是一个对象  信号只能是成员函数
发出信号类似于函数调用  发出信号类似于函数调用，Qt 提供了一个 emit 关键字来完成这个操作
信号可以是全局的、局部的或者是成员对象  信号只能是成员函数
 任何能够访问到信号对象的代码都可以发出信号  只有信号的拥有者才能发出信号
 槽是任何可被调用的函数或者函数对象  槽是经过特别设计的成员函数
 可以有返回值，返回值可以在多个槽中使用  没有返回值
 同步的  同步的或者队列的
 非线程安全  线程安全，可以跨线程使用
 当且仅当槽是可追踪的时候，槽被销毁时，连接自动断开  槽被销毁时，连接都会自动断开（因为所有槽都是可追踪的）
 类型安全（编译器检查）  类型安全（运行期检查）
 参数列表必须完全一致  槽可以忽略信号中多余的参数
 信号、槽可以是模板  信号、槽不能是模板
 C++ 直接实现

  通过由 moc 生成的元对象实现（moc 以及元对象系统都是 C++ 直接实现的）
  没有内省机制  可以通过内省发现

 可以通过元对象调用

 连接可以从资源文件中自动推断出

最重要的是，Qt 的信号槽机制已经深深地植入到框架之中，成为不可分割的一部分。它们可以使用 Qt 专门的开发工具，例如 QtCreator，通过拖拽的方式很轻松的创建、删除、修改。它们甚至可以通过动态加载资源文件，由特定命名的对象自动动态生成。这些都是 boost 作为一个通用库所不可能提供的。

 

深入理解信号槽（四） 

 

 

将 Qt 的信号槽系统与 Boost.Signals 结合使用

实际上，将 Qt 的信号槽系统与 Boost.Signals 结合在一起使用并非不可能。通过前面的阐述，我们都知道了二者的不同，至于为什么要将这二者结合使用，则是见仁见智的了。这里，我们给出一种结合使用的解决方案，但是并不是说我们暗示应该将它们结合使用。这应该是具体问题具体分析的。

将 Qt 的信号槽系统与 Boost.Signals 结合使用，最大的障碍是，Qt 使用预处理器定义了关键字 signals，slots 以及 emit。这些可以看做是 Qt 对 C++ 语言的扩展。同时，Qt 也提供了另外一种方式，即使用宏来实现这些关键字。为了屏蔽掉这些扩展的关键字，Qt 4.1 的 pro 文件引入了 no_keywords 选项，以便使用标准 C++ 的方式，方便 Qt 与其他 C++ 同时使用。你可以通过打开 no_keywords 选项，来屏蔽掉这些关键字。下面是一个简单的实现：

 

# TestSignals.pro (platform independent project file, input to qmake)
# showing how to mix Qt Signals and Slots with Boost.Signals
  #
  # Things you will have in your .pro when you try this...
  #
CONFIG += no_keywords
  # so Qt won't #define any non-all-caps `keywords'
INCLUDEPATH += . /usr/local/include/boost-1_33_1/
  # so we can #include <boost/someheader.hpp>
macx:LIBS += /usr/local/lib/libboost_signals-1_33_1.a
  # ...and we need to link with the Boost.Signals library.
  # This is where it lives on my Mac,
  # other platforms would have to add a line here
  #
  # Things specific to my demo
  #
CONFIG -= app_bundle
  # so I will build a command-line tool instead of a Mac OS X app bundle
HEADERS += Sender.h Receiver.h
SOURCES += Receiver.cpp main.cpp

 

请注意，我们已经在 pro 文件中打开了 no_keywords 选项，那么，类似 signals 这样的关键字已经不起作用了。所以，我们必须将这些关键字修改成相应的宏的版本。例如，我们需要将 signals 改为 Q_SIGNALS，将 slots 改为 Q_SLOTS 等等。请看下面的代码：

// Sender.h

#include <QObject>
#include <string>
#include <boost/signal.hpp>
class Sender : public QObject
{
    Q_OBJECT
Q_SIGNALS: // a Qt signal
    void qtSignal( const std::string& );
    // connect with
    // QObject::connect(sender, SIGNAL(qtSignal(const std::string&)), ...
public: // a Boost signal for the same signature
    boost::signal< void ( const std::string& ) > boostSignal;
    // connect with
    // sender->boostSignal.connect(...
public: // an interface to make Sender emit its signals
    void sendBoostSignal( const std::string& message ) {
        boostSignal(message);
    }

    void sendQtSignal( const std::string& message ) {
        qtSignal(message);
    }
};

 

现在我们有了一个发送者，下面来看看接收者：

// Receiver.h
#include <QObject>
#include <string>

class Receiver : public QObject
{
    Q_OBJECT
public Q_SLOTS:
    void qtSlot( const std::string& message );
    // a Qt slot is a specially marked member function
    // a Boost slot is any callable signature
};

// Receiver.cpp
#include "Receiver.h"
#include <iostream>

void Receiver::qtSlot( const std::string& message )
{
    std::cout << message << std::endl;
}

 

下面，我们来测试一下：

// main.cpp
#include <boost/bind.hpp>
#include "Sender.h"
#include "Receiver.h"

int main( int /*argc*/, char* /*argv*/[] )
{
    Sender* sender = new Sender;
    Receiver* receiver = new Receiver;

    // connect the boost style signal
    sender->boostSignal.connect(boost::bind(&Receiver::qtSlot, receiver, _1));
    // connect the qt style signal
    QObject::connect(sender, SIGNAL(qtSignal(const std::string&)),
                     receiver, SLOT(qtSlot(const std::string&)));
    sender->sendBoostSignal("Boost says 'Hello, World!'");
    sender->sendQtSignal("Qt says 'Hello, World!'");
    return 0;
}

 

这段代码将会有类似下面的输出：

[506]TestSignals$ ./TestSignals
Boost says 'Hello, World!'
Qt says 'Hello, World!'

 

我们可以看到，这两种实现的不同之处在于，Boost.Signals 的信号，boostSignal，是 public 的，任何对象都可以直接发出这个信号。也就是说，我们可以使用如下的代码：

sender->boostSignal("Boost says 'Hello, World!', directly");

 

从而绕过我们设置的 sendBoostSignal() 这个触发函数。另外，我们可以看到，boostSignal 完全可以是一个全局对象，这样，任何对象都可以使用这个信号。而对于 Qt 来说，signal 必须是一个成员变量，在这里，只有 Sender 可以使用我们定义的信号。

这个例子虽然简单，然而已经很清楚地为我们展示了，如何通过 Qt 发出信号来获取 Boost 的行为。在这里，我们使用一个公共的 sendQtSignal() 函数发出 Qt 的信号。然而， 为了从 Boost 的信号获取 Qt 的行为，我们需要多做一些工作：隐藏信号，但是需要提供获取连接的函数。这样看上去有些麻烦：

class Sender : public QObject
{
    // just the changes...
private:
    // our new public connect function will be much easier to understand
    // if we simplify some of the type
    typedef boost::signal< void ( const std::string& ) > signal_type;
    typedef signal_type::slot_type slot_type;
    signal_type boostSignal;
    // our signal object is now hidden
public:
    boost::signals::connection
    connectBoostSignal( const slot_type& slot,
                        boost::signals::connect_position pos = boost::signals::at_back ) {
        return boostSignal.connect(slot, pos);
    }
};

 

应该说，这样的实现相当丑陋。实际上，我们将 Boost 的信号与连接分割开了。我们希望能够有如下的实现：

// WARNING: no such thing as a connect_proxy
class Sender
{
public:
    connect_proxy< boost::signal< void ( const std::string& ) > >
    someSignal() {
        return someSignal_;
        // ...automatically wrapped in the proxy
    }
private:
    boost::signal< void ( const std::string& ) > someSignal_;
};
sender->someSignal().connect(someSlot);

 

注意，这只是我的希望，并没有做出实现。如果你有兴趣，不妨尝试一下。

总结

前面啰嗦了这么多，现在总结一下。

信号和槽的机制实际上是观察者模式的一种变形。它是面向组件编程的一种很强大的工具。现在，信号槽机制已经成为计算机科学的一种术语，也有很多种不同的实现。

Qt 信号槽是 Qt 整个架构的基础之一，因此它同 Qt 提供的组件、线程、反射机制、脚本、元对象机制以及可视化 IDE 等等紧密地集成在一起。Qt 的信号是对象的成员函数，所以，只有拥有信号的对象才能发出信号。Qt 的组件和连接可以由非代码形式的资源文件给出，并且能够在运行时动态建立这种连接。Qt 的信号槽实现建立在 Qt 元对象机制之上。Qt 元对象机制由 Qt 提供的 moc 工具实现。moc 也就是元对象编译器，它能够将用户指定的具有 Q_OBJECT 宏的类进行一定程度的预处理，给这个增加元对象能力。

Boost.Signals 是具有静态的类型安全检查的，基于模板的信号槽系统的实现。所有的信号都是模板类 boost::signal 的一个特化；所有的槽函数都具有相匹配的可调用的签名。Boost.Signals 是独立的，不需要内省、元对象系统，或者其他外部工具的支持。然而，Boost.Signals 没有从资源文件动态建立连接的能力。

这两种实现都非常漂亮，并且都具有工业强度。将它们结合在一起使用也不是不可能的，Qt 4.1 即提供了这种可能性。

任何基于 Qt GUI 的系统都会自然而然的使用信号槽。你可以从中获取很大的好处。任何大型的系统，如果希望能够降低组件之间的耦合程度，都应该借鉴这种思想。正如其他的机制和技术一样，最重要的是把握一个度。在正确的地方使用信号槽，可以让你的系统更易于理解、更灵活、高度可重用，并且你的工作也会完成得更快。

posted on 2019-03-01 20:00  swing07  阅读(254)  评论(0)  编辑  收藏  举报