Qt之美（二）：元对象

野性酷女 2022-07-08 18:30 129阅读 0赞

本文的英文版在这里：[http://xizhizhu.blogspot.com/2010/12/beauty-of-qt-2-meta-object.html][http_xizhizhu.blogspot.com_2010_12_beauty-of-qt-2-meta-object.html]

除了[D指针][D]，Qt中另一个很有意思的部分就是**Q\_OBJECT**宏了。该宏提供了对元对象的访问，使得能够使用比如信号和槽等QObject的更多特性。**元对象**提供了诸如类名、属性和方法等的信息，也被称为“[反射][Link 1]”。

通过使用*QMetaObject*，我们能够用如下代码显示一些类的信息：

QObject obj; const QMetaObject \*metaObj = obj.metaObject(); qDebug() << "class name: " << metaObj->className(); qDebug() << "class info count: " << metaObj->classInfoCount(); qDebug() << "methods: "; // 从QMetaObject::methodOffset()开始打印，使其不会显示父类的方法 for (int i = metaObj->methodOffset(); i < metaObj->methodCount(); ++i) qDebug() << metaObj->method(i).methodType() << " " << metaObj->method(i).signature();

由于C++并没有提供对这些信息的任何支持，Qt引入了[元对象编译器][Link 2]（moc）来完成相应的工作。moc会读取每个头文件，如果发现其中定义的类是继承自*QObject*，且定义了*Q\_OBJECT*宏，便会创建一个相应的C++源代码文件（moc\_\*.cpp），来完成这些工作。通过代码生成的工作，Qt不仅能够获得诸如Java等语言的**灵活性**，还能很好的保证继承自C++的**性能和可扩展性**。

假设我们有如下所示的简单类：

class MyObject : public QObject \{ Q\_OBJECT public: explicit MyObject(QObject \*parent = 0); void myFunc(); public slots: void mySlot(int myParam); signals: void mySignal(int myParam); \};

moc会自动创建以下信息：

// 保存在QMetaObject::d.data指向的空间，其起始部分是一个QMetaObjectPrivate结构体 static const uint qt\_meta\_data\_MyObject\[\] = \{ 5, // 版本号，其内部结构在Qt开发中有所改变 0, // 类名，其值为字符串qt\_meta\_stringdata\_MyObject的偏移量 // 以下值为（数量，索引）对 0, 0, // 类信息 2, 14, // 这里定义了两个方法，其起始索引为14（即signal部分） 0, 0, // 属性 0, 0, // 枚举 0, 0, // 构造函数 0, // 标识 1, // signal数量 // 对于signal、slot和property，其signature和parameters为字符串qt\_meta\_stringdata\_MyObject的偏移量 // signals: signature, parameters, type, tag, flags 18, 10, 9, 9, 0x05, // slots: signature, parameters, type, tag, flags 32, 10, 9, 9, 0x0a, 0 // eod \}; // 保存在QMetaObject::d.stringdata指向的空间 static const char qt\_meta\_stringdata\_MyObject\[\] = \{ "MyObject/0/0myParam/0mySignal(int)/0" "mySlot(int)/0" \};

以上信息，及其基类的相关信息，都保存在该类对应的元对象中：

const QMetaObject MyObject::staticMetaObject = \{ \{ &QObject::staticMetaObject, // 指向其基类的元对象，保存在QMetaObject::d.superdata qt\_meta\_stringdata\_MyObject, qt\_meta\_data\_MyObject, 0 \} \};

这样，如果我们希望对*QObject的对象*进行类型转换，就不需使用开销较大的运算符*dynamic\_cast*， 而能够直接使用**qobject\_cast**。该模板函数利用了元对象系统的信息，避免了在运行时进行类型转换：

template <class T> inline T qobject\_cast(QObject \*object) \{ \#if !defined(QT\_NO\_QOBJECT\_CHECK) reinterpret\_cast(0)->qt\_check\_for\_QOBJECT\_macro(\*reinterpret\_cast(object)); \#endif return static\_cast(reinterpret\_cast(0)->staticMetaObject.cast(object)); \}

这里，目标类型的元对象仅仅检查其是否从自身继承而来：

const QObject \*QMetaObject::cast(const QObject \*obj) const \{ if (obj) \{ const QMetaObject \*m = obj->metaObject(); do \{ if (m == this) return obj; \} while ((m = m->d.superdata)); \} return 0; \}

此外，moc会为每一个**信号**创建相应函数。当信号被emit时，该函数会被自动调用：

void MyObject::mySignal(int \_t1) \{ void \*\_a\[\] = \{ 0, const\_cast<void\*>(reinterpret\_cast<const void\*>(&\_t1)) \}; // 检查链接到该信号的所有slot，并根据链接类型进行调用 QMetaObject::activate(this, &staticMetaObject, 0, \_a); \}

最后，这些信号都会通过moc创建的**qt\_metacall**函数被调用：

int MyObject::qt\_metacall(QMetaObject::Call \_c, int \_id, void \*\*\_a) \{ // 如果该函数已被基类调用，则直接返回 \_id = QObject::qt\_metacall(\_c, \_id, \_a); if (\_id < 0) return \_id; // 根据函数的ID进行调用 if (\_c == QMetaObject::InvokeMetaMethod) \{ switch (\_id) \{ case 0: mySignal((\*reinterpret\_cast< int(\*)>(\_a\[1\]))); break; case 1: mySlot((\*reinterpret\_cast< int(\*)>(\_a\[1\]))); break; default: ; \} // 删除被该类“消耗”的ID，使得其子类类在处理时ID总是从0开始，而返回值-1则表示该函数已被调用 \_id -= 2; \} return \_id; \}

[http_xizhizhu.blogspot.com_2010_12_beauty-of-qt-2-meta-object.html]: http://xizhizhu.blogspot.com/2010/12/beauty-of-qt-2-meta-object.html
[D]: http://xizhizhu.blogspot.com/2010/11/beauty-of-qt-1-d-pointer-private.html
[Link 1]: http://en.wikipedia.org/wiki/Reflection_%28computer_science%29
[Link 2]: http://doc.trolltech.com/moc.html