二、事件处理——信号和插槽

在本章中，我们将介绍以下食谱:

新的信号和时隙语法
带有信号和插槽的用户界面事件
异步编程变得更加容易
函数回调

介绍

Qt 5 中的信号和时隙机制是它最重要的特性之一。这是一种允许对象间通信的方法，是程序图形用户界面的关键部分。信号可以从任何QObject对象或其子类发出，这将触发连接到信号的任何对象的任何槽功能。

与回调(Qt 5 也支持)相比，信号和槽机制对于程序员来说使用起来更加灵活。信号和槽机制都是类型安全的，并且没有强耦合到处理函数，这使得它比回调的实现更好。

A signal of an arbitrary class can trigger any private slots of an unrelated class that is going to be invoked, which is not possible with callbacks.

技术要求

本章的技术要求包括 Qt 5.11.2 MinGW 32 位、Qt Creator 4.8.2 和 Windows 10。

本章使用的所有代码可从以下 GitHub 链接下载:https://GitHub . com/PacktPublishing/Qt5-CPP-GUI-Programming-cook book-第二版/树/主/第 02 章。

查看以下视频，查看正在运行的代码:http://bit.ly/2FozGKA

新的信号和时隙语法

信号和时隙机制在 Qt 的最新版本中经历了一些变化，最明显的是它的编码语法。Qt 5 在未来的版本中继续支持旧的语法，但是没有提到它要过多久才会被完全删除。因此，我们最好在那一天到来之前开始学习新的语法。

怎么做...

让我们从以下步骤开始:

让我们创建一个 Qt 小部件应用项目并打开mainwindow.ui。
将按钮从小部件框拖放到用户界面画布上:

右键单击按钮并选择转到插槽。将出现一个窗口:

您将看到按钮可用的内置插槽功能列表。让我们选择单击的()选项，然后按确定。名为on_pushButton_clicked()的槽函数现在将同时出现在mainwindow.h和mainwindow.cpp中。Qt Creator 会在您按下“转到插槽”窗口上的“确定”按钮后，自动将插槽功能添加到您的源代码中。如果您现在查看您的mainwindow.h，您应该能够在private slots关键字下看到一个额外的功能:

class MainWindow : public QMainWindow {
    Q_OBJECT
public:
    explicit MainWindow(QWidget *parent = 0);
    ~MainWindow();
private slots:
 void on_pushButton_clicked();
private:
    Ui::MainWindow *ui;
};

mainwindow.cpp也是如此，这里已经为你添加了on_pushButton_clicked()功能:

void MainWindow::on_pushButton_clicked()
{
}

现在，让我们在您的源文件顶部添加一个QMessageBox标题:

#include <QMessageBox>

然后，在on_pushButton_clicked()功能中添加以下代码:

void MainWindow::on_pushButton_clicked() {
    QMessageBox::information(this, "Hello", "Button has been clicked!");
}

现在，构建并运行该项目。然后，点击按钮；您应该会看到弹出一个消息框:

接下来，我们想创建自己的信号和槽函数。转到文件|新文件或项目，然后在文件和类类别下创建一个新的 C++ 类:

然后，我们需要命名我们的类MyClass，并确保基类是 QObject:

创建完类后，打开myclass.h并添加以下代码，为了清楚起见，这里突出显示了这些代码:

#include <QObject>
#include <QMainWindow>
#include <QMessageBox>
class MyClass : public QObject {
    Q_OBJECT
public:
    explicit MyClass(QObject *parent = nullptr);
signals:
public slots:
 void doSomething();
};

然后，打开myclass.cpp，实现doSomething()槽功能。我们将复制前面例子中的消息框函数:

#include "myclass.h"

MyClass::MyClass(QObject *parent) : QObject(parent) {}
void MyClass::doSomething() {
    QMessageBox::information(this, "Hello", "Button has been clicked!");
}

现在，打开mainwindow.h并在顶部包含myclass.h标题:

#ifndef MAINWINDOW_H
#define MAINWINDOW_H

#include "myclass.h"

namespace Ui {
class MainWindow;
}

另外，在myclass.h中声明一个doNow()信号:

signals:
 void doNow();

private slots:
    void on_pushButton_clicked();

之后，打开mainwindow.cpp并定义一个MyClass对象。然后，我们将把上一步创建的doNow()信号与我们的doSomething()插槽功能连接起来:

MainWindow::MainWindow(QWidget *parent) : QMainWindow(parent), ui(new Ui::MainWindow){
    ui->setupUi(this);
 MyClass* myclass = new MyClass;
 connect(this, &MainWindow::doNow, myclass, &MyClass::doSomething);
}

然后，我们必须将on_pushButton_clicked()函数的代码更改如下:

void MainWindow::on_pushButton_clicked() {
 emit doNow();
}

如果您现在构建并运行该程序，您将获得与上一个示例类似的结果。但是，我们将消息框代码放在了MyClass对象中，而不是MainWindow中。

它是如何工作的...

在过去，我们通常会将信号连接到这样的插槽:

connect(
    sender, SIGNAL(valueChanged(QString)),
    receiver, SLOT(updateValue(QString))
);

然而，从那以后情况略有变化。在新的语法中，SIGNAL和SLOT宏现在已经不存在了，您必须指定对象的类型，如下面的代码所示:

connect(
    sender, &Sender::valueChanged,
    receiver, &Receiver::updateValue
);

新语法还允许您将信号直接连接到函数，而不是QObject:

connect(
    sender, &Sender::valueChanged, myFunction
);

此外，您还可以将信号连接到 lambda 表达式。我们将在异步编程变得更容易食谱中更多地讨论这一点。

带有信号和插槽的用户界面事件

在前面的示例中，我们演示了按钮上信号和插槽的使用。现在，让我们来探索其他常见小部件类型中可用的信号和插槽。

怎么做...

要了解如何将信号和插槽用于用户界面事件，请执行以下步骤:

让我们创建一个新的 Qt 小部件应用项目。
将按钮、组合框、线条编辑、旋转框和滑块从小部件框拖放到用户界面画布中:

然后，右键点击按钮，选择clicked()，按确定按钮继续。Qt 创建者将为您创建一个槽函数:

重复上一步，但这一次，选择下一个选项，直到QAbstractButton中的每个函数都被添加到源代码中:

void on_pushButton_clicked();
void on_pushButton_clicked(bool checked);
void on_pushButton_pressed();
void on_pushButton_released();
void on_pushButton_toggled(bool checked);

接下来，在组合框上再次重复相同的步骤，直到QComboBox类下所有可用的槽函数都被添加到源代码中:

void on_comboBox_activated(const QString &arg1);
void on_comboBox_activated(int index);
void on_comboBox_currentIndexChanged(const QString &arg1);
void on_comboBox_currentIndexChanged(int index);
void on_comboBox_currentTextChanged(const QString &arg1);
void on_comboBox_editTextChanged(const QString &arg1);
void on_comboBox_highlighted(const QString &arg1);
void on_comboBox_highlighted(int index);

lineEdit也是如此，都属于QLineEdit类:

void on_lineEdit_cursorPositionChanged(int arg1, int arg2);
void on_lineEdit_editingFinished();
void on_lineEdit_returnPressed();
void on_lineEdit_selectionChanged();
void on_lineEdit_textChanged(const QString &arg1);
void on_lineEdit_textEdited(const QString &arg1);

之后，也为我们的旋转盒小部件添加来自QSpinBox类的槽函数，它相对较短:

void on_spinBox_valueChanged(const QString &arg1);
void on_spinBox_valueChanged(int arg1);

最后，对我们的滑块小部件重复相同的步骤，得到类似的结果:

void on_horizontalSlider_actionTriggered(int action);
void on_horizontalSlider_rangeChanged(int min, int max);
void on_horizontalSlider_sliderMoved(int position);
void on_horizontalSlider_sliderPressed();
void on_horizontalSlider_sliderReleased();
void on_horizontalSlider_valueChanged(int value);

完成后，打开mainwindow.h并添加QDebug标题，如以下代码所示:

#ifndef MAINWINDOW_H
#define MAINWINDOW_H

#include <QMainWindow>
#include <QDebug>

namespace Ui {
class MainWindow;
}

让我们实现按钮的插槽功能:

void MainWindow::on_pushButton_clicked() {
 qDebug() << "Push button clicked";
}
void MainWindow::on_pushButton_clicked(bool checked) {
 qDebug() << "Push button clicked: " << checked;
}
void MainWindow::on_pushButton_pressed() {
 qDebug() << "Push button pressed";
}
void MainWindow::on_pushButton_released() {
 qDebug() << "Push button released";
}
void MainWindow::on_pushButton_toggled(bool checked) {
 qDebug() << "Push button toggled: " << checked;
}

如果您现在构建并运行项目，然后单击按钮，您将看到一个不同的状态被打印出来，但时间略有不同。这是因为在整个点击过程中，不同的动作会发出不同的信号:

Push button pressed
Push button released
Push button clicked
Push button clicked: false

接下来，我们将进入组合框。由于默认的组合框是空的，让我们通过从mainwindow.ui双击它并添加弹出窗口中显示的选项来添加一些选项:

然后，我们来实现mainwindow.cpp中组合框的槽功能:

void MainWindow::on_comboBox_activated(const QString &arg1) {
 qDebug() << "Combo box activated: " << arg1;
}
void MainWindow::on_comboBox_activated(int index) {
 qDebug() << "Combo box activated: " << index;
}
void MainWindow::on_comboBox_currentIndexChanged(const QString &arg1) {
 qDebug() << "Combo box current index changed: " << arg1;
}
void MainWindow::on_comboBox_currentIndexChanged(int index) {
 qDebug() << "Combo box current index changed: " << index;
}

我们将继续为组合框实现剩余的槽函数:

void MainWindow::on_comboBox_currentTextChanged(const QString &arg1) {
 qDebug() << "Combo box current text changed: " << arg1;
}
void MainWindow::on_comboBox_editTextChanged(const QString &arg1) {
 qDebug() << "Combo box edit text changed: " << arg1;
}
void MainWindow::on_comboBox_highlighted(const QString &arg1) {
 qDebug() << "Combo box highlighted: " << arg1;
}
void MainWindow::on_comboBox_highlighted(int index) {
 qDebug() << "Combo box highlighted: " << index;
}

构建并运行项目。然后，尝试单击组合框，将鼠标悬停在其他选项上，并通过单击选择一个选项。您应该会在调试输出中看到类似于以下内容的结果:

Combo box highlighted: 0
Combo box highlighted: "Option One"
Combo box highlighted: 1
Combo box highlighted: "Option Two"
Combo box highlighted: 2
Combo box highlighted: "Option Three"
Combo box current index changed: 2
Combo box current index changed: "Option Three"
Combo box current text changed: "Option Three"
Combo box activated: 2
Combo box activated: "Option Three"

接下来，我们将继续进行行编辑并实现它的槽函数，如下面的代码所示:

void MainWindow::on_lineEdit_cursorPositionChanged(int arg1, int arg2) {
 qDebug() << "Line edit cursor position changed: " << arg1 << arg2;
}
void MainWindow::on_lineEdit_editingFinished() {
 qDebug() << "Line edit editing finished";
}
void MainWindow::on_lineEdit_returnPressed() {
 qDebug() << "Line edit return pressed";
}

我们将继续实现行编辑的剩余槽功能:

void MainWindow::on_lineEdit_selectionChanged() {
 qDebug() << "Line edit selection changed";
}
void MainWindow::on_lineEdit_textChanged(const QString &arg1) {
 qDebug() << "Line edit text changed: " << arg1;
}
void MainWindow::on_lineEdit_textEdited(const QString &arg1) {
 qDebug() << "Line edit text edited: " << arg1;
}

构建并运行项目。然后，点击线路编辑并输入Hey。您应该会在调试输出面板上看到类似如下的结果:

Line edit cursor position changed: -1 0
Line edit text edited: "H"
Line edit text changed: "H"
Line edit cursor position changed: 0 1
Line edit text edited: "He"
Line edit text changed: "He"
Line edit cursor position changed: 1 2
Line edit text edited: "Hey"
Line edit text changed: "Hey"
Line edit cursor position changed: 2 3
Line edit editing finished

之后，我们需要为旋转框小部件实现 slot 函数，如下面的代码所示:

void MainWindow::on_spinBox_valueChanged(const QString &arg1){
 qDebug() << "Spin box value changed: " << arg1;
}
void MainWindow::on_spinBox_valueChanged(int arg1) {
 qDebug() << "Spin box value changed: " << arg1;
}

尝试构建和运行程序。然后，单击数字显示框上的箭头按钮，或者直接编辑框中的值–您应该会看到类似的内容:

Spin box value changed: "1"
Spin box value changed: 1
Spin box value changed: "2"
Spin box value changed: 2
Spin box value changed: "3"
Spin box value changed: 3
Spin box value changed: "2"
Spin box value changed: 2
Spin box value changed: "20"
Spin box value changed: 20

最后，我们将实现水平滑块小部件的插槽功能:

void MainWindow::on_horizontalSlider_actionTriggered(int action) {
 qDebug() << "Slider action triggered" << action;
}
void MainWindow::on_horizontalSlider_rangeChanged(int min, int max) {
 qDebug() << "Slider range changed: " << min << max;
}
void MainWindow::on_horizontalSlider_sliderMoved(int position) {
 qDebug() << "Slider moved: " << position;
}

继续为滑块实现插槽功能，如以下代码所示:

void MainWindow::on_horizontalSlider_sliderPressed() {
 qDebug() << "Slider pressed";
}
void MainWindow::on_horizontalSlider_sliderReleased() {
 qDebug() << "Slider released";
}
void MainWindow::on_horizontalSlider_valueChanged(int value) {
 qDebug() << "Slider value changed: " << value;
}

构建并运行程序。然后，单击并向左和向右拖动滑块–您应该会看到类似以下的结果:

Slider pressed
Slider moved: 1
Slider action triggered 7
Slider value changed: 1
Slider moved: 2
Slider action triggered 7
Slider value changed: 2
Slider moved: 3
Slider action triggered 7
Slider value changed: 3
Slider moved: 4
Slider action triggered 7
Slider value changed: 4
Slider released

它是如何工作的...

几乎每个小部件都有一组与其用途或目的相关的插槽功能。例如，当按钮被按下或释放时，它将开始发出触发与其相关的插槽功能的信号。定义小部件的这些预期行为具有槽函数，当用户触发一个动作时，这些槽函数被调用。作为程序员，我们所需要做的就是实现槽函数，并告诉 Qt 当这些槽函数被触发时该做什么。

异步编程变得更加容易

由于信号和槽机制本质上是异步的，我们可以将它用于用户界面之外的事情。在编程术语中，异步操作是一个独立工作的进程，允许程序继续其操作，而无需等待进程完成，这可能会使整个程序停滞。

Qt 5 允许您利用它的信号和槽机制轻松实现异步进程，而无需太多努力。在 Qt 5 引入了信号和槽的新语法后，这一点更加真实，新语法允许信号从QObject触发正常功能，而不是槽功能。

在下面的例子中，我们将进一步探索这个机会，并学习如何通过 Qt 5 提供的信号和槽机制使用异步操作来提高程序的效率。

怎么做...

要了解如何使用信号和槽机制实现异步操作，让我们遵循以下示例:

创建 Qt 控制台应用项目:

这种类型的项目只会为您提供一个main.cpp文件，而不是像我们之前的示例项目那样提供mainwindow.h和mainwindow.cpp。让我们打开main.cpp并添加以下标题:

#include <QNetworkAccessManager>
#include <QNetworkReply>
#include <QDebug>

然后，将以下代码添加到我们的main()函数中。我们将使用QNetworkAccessManager类向以下网址发起GET请求:

int main(int argc, char *argv[]) {
    QCoreApplication a(argc, argv);

    QString *html = new QString;
    qDebug() << "Start";

    QNetworkAccessManager manager;
    QNetworkRequest req(QUrl("http://www.dustyfeet.com"));
    QNetworkReply* reply = manager.get(req);

然后，我们使用 C++ 11 的 lambda 表达式将QNetworkReply信号连接到内联函数:

    QObject::connect(reply, &QNetworkReply::readyRead,
    [reply, html]() {
        html->append(QString(reply->readAll()));
    });

    QObject::connect(reply, &QNetworkReply::downloadProgress,
    [reply](qint64 bytesReceived, qint64 bytesTotal) {
        qDebug() << "Progress: " << bytesReceived << "bytes /" << bytesTotal << "bytes";
    });

我们也可以使用带有connect()的 lambda 表达式来调用不在QObject类下的函数:

    QObject::connect(reply, &QNetworkReply::finished,
    [=]() {
        printHTML(*html);
    });

    return a.exec();
}

最后，我们定义printHTML()函数，如下代码所示:

void printHTML(QString html) {
    qDebug() << "Done";
    qDebug() << html;
}

如果您现在构建并运行该程序，您将会看到它即使没有声明任何槽函数也是有效的。Lambda 表达式使声明一个槽函数成为可选的，但是只有当您的代码非常短时才建议这样做:

它是如何工作的...

前面的例子是一个非常简单的应用，展示了使用 lambda 表达式将信号与 lambda 函数或正则函数连接起来，而不需要声明任何 slot 函数，因此不需要从QObject类继承。这对于调用不在 UI 对象下的异步进程特别有用。

Lambda 表达式是在另一个函数中匿名定义的函数，这与 JavaScript 中的匿名函数非常相似。lambda 函数的格式如下所示:

[captured variables](arguments) {
    lambda code
}

您可以通过将变量放入捕获的变量部分来将变量插入 lambda 表达式，就像我们在本食谱的示例项目中所做的那样。我们捕获名为reply的QNetworkReply对象和名为html的QString对象，并将它们放入我们的λ表达式中。

然后，我们可以在 lambda 代码中使用这些变量，如下面的代码所示:

[reply, html]() {
    html->append(QString(reply->readAll()));
}

参数部分类似于一个普通的函数，您可以向参数输入值，并在 lambda 代码中使用它们。在这种情况下，bytesReceived和bytesTotal的值来自downloadProgress信号:

QObject::connect(reply, &QNetworkReply::downloadProgress,
[reply](qint64 bytesReceived, qint64 bytesTotal) {
    qDebug() << "Progress: " << bytesReceived << "bytes /" << bytesTotal << "bytes";
});

您还可以使用等号捕获函数中使用的所有变量。在这种情况下，我们捕获了html变量，但没有在捕获的变量区域中指定它:

[=]() {
    printHTML(*html);
}

函数回调

尽管 Qt 5 支持信号和插槽机制，但 Qt 5 中的一些功能仍然使用函数回调，如键盘输入、窗口大小调整、图形绘制等。由于这些事件只需要实现一次，因此不需要使用信号和时隙机制。

怎么做...

让我们从这个例子开始:

创建Qt Widgets Application项目，打开mainwindow.h，添加如下标题:

#include <QDebug>
#include <QResizeEvent>
#include <QKeyEvent>
#include <QMouseEvent>

然后，在mainwindow.h中声明这些函数:

public:
    explicit MainWindow(QWidget *parent = 0);
    ~MainWindow();

 void resizeEvent(QResizeEvent *event);
 void keyPressEvent(QKeyEvent *event);
 void keyReleaseEvent(QKeyEvent *event);
 void mouseMoveEvent(QMouseEvent *event);
 void mousePressEvent(QMouseEvent *event);
 void mouseReleaseEvent(QMouseEvent *event);

之后，打开mainwindow.cpp，将以下代码添加到类构造函数中:

MainWindow::MainWindow(QWidget *parent) : QMainWindow(parent), ui(new Ui::MainWindow) {
    ui->setupUi(this);
 this->setMouseTracking(true);
 ui->centralWidget->setMouseTracking(true);
}

然后，定义resizeEvent()和keyPressedEvent()功能:

void MainWindow::resizeEvent(QResizeEvent *event) {
    qDebug() << "Old size:" << event->oldSize() << ", New size:" << event->size();
}

void MainWindow::keyPressEvent(QKeyEvent *event) {
    if (event->key() == Qt::Key_Escape) {
        this->close();
    }
    qDebug() << event->text() << "has been pressed";
}

继续执行其余功能:

void MainWindow::keyReleaseEvent(QKeyEvent *event) {
    qDebug() << event->text() << "has been released";
}

void MainWindow::mouseMoveEvent(QMouseEvent *event) {
    qDebug() << "Position: " << event->pos();
}

void MainWindow::mousePressEvent(QMouseEvent *event) {
    qDebug() << "Mouse pressed:" << event->button();
}

void MainWindow::mouseReleaseEvent(QMouseEvent *event) {
    qDebug() << "Mouse released:" << event->button();
}

构建并运行程序。然后，试着移动鼠标，重新缩放主窗口，按下键盘上的一些随机键，最后按下键盘上的 Esc 键关闭程序。您应该会看到类似于应用输出窗口中打印出来的调试文本:

Old size: QSize(-1, -1) , New size: QSize(400, 300)
Old size: QSize(400, 300) , New size: QSize(401, 300)
Old size: QSize(401, 300) , New size: QSize(402, 300)
Position: QPoint(465,348)
Position: QPoint(438,323)
Position: QPoint(433,317)
"a" has been pressed
"a" has been released
"r" has been pressed
"r" has been released
"d" has been pressed
"d" has been released
"\u001B" has been pressed

它是如何工作的...

Qt 5 对象，尤其是主窗口，有十几个作为虚函数存在的内置回调。这些函数可以被覆盖，以便在被调用时执行预期的行为。Qt 5 可能会在满足预期条件时调用这些回调函数，如按下键盘按钮、移动鼠标光标、调整窗口大小等。

我们在mainwindow.h文件中声明的函数是构建在QWidget类中的虚拟函数。我们只是用我们自己的代码覆盖它，以定义它被调用时的新行为。

请注意，您必须为主窗口和中央窗口调用setMouseTracking(true)，以使mouseMoveEvent()回调生效。

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