信号和槽是如何在幕后实现的？

Question

这个问题已经在这个论坛上问过了，但我不明白这个概念。

我正在阅读，似乎信号和槽是使用函数指针实现的，即信号是一个大函数，它在它内部调用所有连接的槽（函数指针）。它是否正确？而生成的moc文件在整个故事中的作用是什么？我不明白信号函数如何知道要调用哪些插槽，即哪些插槽连接到该信号。

感谢您的宝贵时间

Answer 1

Qt 以类似于解释语言的方式实现这些功能。 IE。它构建将信号名称映射到函数指针的符号表，维护它们并在需要时按函数名称查找函数指针。

每次你发出一个信号，即写

emit something();

您实际上调用了something() 函数，它由元对象编译器自动生成并放入*.moc 文件中。在这个函数中，它会检查这个信号当前连接到哪些槽，并且通过符号表（以上述方式）顺序调用适当的槽函数（您在自己的源代码中实现）。并且emit 与其他特定于Qt 的关键字一样，在生成*.moc 之后被C++ 预处理器丢弃。实际上，在 Qt 标头之一 (qobjectdefs.h) 中，存在这样的行：

#define slots 
#define signals protected
#define emit

连接函数 (connect) 只是修改维护在 *.moc 文件中的符号表，并且传递给它的参数（使用 SIGNAL() 和 `SLOT 宏）也被预处理以匹配表。

这是一般的想法。在他或她的另一个答案中，ジョージ 为我们提供了有关此主题的链接 to trolltech mailing list 和 another SO question。

Answer 2

我想我应该添加以下内容。

有another linked question——还有a very good article，可以认为是对answer的一个相当详细的扩展； here is this article again，改进了（尽管仍然不完美）代码语法高亮显示。

这是我对它的简短复述，可能容易出错）

基本上，当我们在类定义中插入 Q_OBJECT 宏时，预处理器会将其扩展为静态 QMetaObject 实例声明，该声明将由同一类的所有实例共享：

class ClassName : public QObject // our class definition
{
    static const QMetaObject staticMetaObject; // <--= Q_OBJECT results to this

    // ... signal and slots definitions, other stuff ...

}

这个实例，反过来，在初始化时将存储信号和槽的签名 ("methodname(argtype1,argtype2)")，这将允许实现indexOfMethod()调用，它返回，嗯，方法的签名字符串索引：

struct Q_CORE_EXPORT QMetaObject
{    
    // ... skip ...
    int indexOfMethod(const char *method) const;
    // ... skip ...
    static void activate(QObject *sender, int signal_index, void **argv);
    // ... skip ...
    struct { // private data
        const QMetaObject *superdata; // links to the parent class, I guess
        const char *stringdata; // basically, "string1\0string2\0..." that contains signatures and other names 
        const uint *data; // the indices for the strings in stringdata and other stuff (e.g. flags)
        // skip
    } d;
};

现在，当moc 为 Qt 类头 headername.h 创建 moc_headername.cpp 文件时，它会将签名字符串和其他正确初始化 d 结构所需的数据放在那里，然后写入使用此数据的 staticMetaObject 单例的初始化代码。

它所做的另一件重要的事情是为对象的qt_metacall() 方法生成代码，该代码采用对象的方法ID 和参数指针数组，并通过长switch 调用该方法，如下所示：

int ClassName::qt_metacall(..., int _id, void **_args)
{
    // ... skip ...
    switch (_id) {
        case 0: signalOrSlotMethod1(_args[1], _args[2]); break; // for a method with two args
        case 1: signalOrSlotMethod2(_args[1]); break; // for a method with a single argument
        // ... etc ...
    }
    // ... skip ...
}

最后，为每个信号moc 生成一个实现，其中包含一个QMetaObject::activate() 调用：

void ClassName::signalName(argtype1 arg1, argtype2 arg2, /* ... */)
{
    void *_args[] = { 0, // this entry stands for the return value
                      &arg1, // actually, there's a (void*) type conversion
                      &arg2, // in the C++ style
                      // ...
                    };
    QMetaObject::activate( this, 
                           &staticMetaObject, 
                           0, /* this is the signal index in the qt_metacall() map, I suppose */ 
                           _args
                         );
}

最后，connect() 调用将字符串方法签名转换为它们的整数 id（qt_metacall() 使用的那些）并维护一个信号到插槽连接的列表；当信号发出时，activate() 代码会遍历此列表并通过其qt_metacall() 方法调用适当的对象“插槽”。

总而言之，静态QMetaObject 实例存储“元信息”（方法签名字符串等），生成的qt_metacall() 方法提供“方法表”，允许任何信号/槽被索引，moc 生成的信号实现通过activate() 使用这些索引，最后connect() 负责维护信号到插槽索引映射列表。

*注意：当我们想要在不同线程之间传递信号时，这种方案有一个复杂的情况（我怀疑必须查看blocking_activate() 代码），但我希望总体思路保持不变)

这是我对链接文章的非常粗略的理解，很容易出错，所以我建议你直接去阅读）

PS。因为我想提高我对 Qt 实现的理解——请让我知道我复述中的任何不一致之处！

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由于一些热心的编辑删除了我的其他（较早的）答案，我将在此处附加文本（我遗漏了一些未并入 Pavel Shved 帖子的细节，我怀疑这个人谁删除了答案在乎。）

@Pavel Shved：

我很确定在 Qt 标头的某处存在一行：

#define emit

只是为了确认：通过 Google 代码搜索在旧 Qt 代码中找到它。它很可能仍然存在）；找到的位置路径是：

ftp://ftp.slackware-brasil.com.br› slackware-7.1› 贡献› kde-1.90› qt-2.1.1.tgz› 用户名› 库› qt-2.1.1› 来源› 核心> qobjectdefs.h

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另一个补充链接：http://lists.trolltech.com/qt-interest/2007-05/thread00691-0.html -- 请参阅 Andreas Pakulat 的答案

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这是另一个答案：Qt question: How do signals and slots work?