深入解析QML引擎， 第1部分:QML文件加载

译者注：这个解析QML引擎的文章共4篇，分析非常透彻，在国内几乎没有找到类似的分析，为了便于国内的QT/QML爱好者和工作者也能更好的学习和理解QML引擎，故将这个系列的4篇文章翻译过来。翻译并不是完全直译，有不足之处，请指正，谢谢！

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下一篇 绑定（bounding)

在这个系列的博文中，我们将深入探寻隐藏在QML引擎背后的那些不为人知的玄机，一步步揭晓它内部实现的原理。这些博文都是基于Qt5版本的QtQuick，QtQuick 2.0来深入分析的。

众所周知，QML文件中每个元素都对应于一个C++类。QML引擎在加载QML文件时，会为文件中的所有元素以某种方式创建相应的C++对象。在这篇博文中，我们将探寻QML引擎从解析QML文件开始，到形成一棵完整的C++对象树的整个过程。Qt官方文档已经大篇幅地阐述了QML和C++是如何协同工作的，这些内容值得你花上一些时间评鉴一番。在这个系列的博文中，我假设你已经对该官方文档有所了解。

例子

首先我们将使用一个不怎么有用，也不怎么令人感到兴奋，但却能体现QML有趣的地方的例子：

 

图1 QML例子

上面这个QML文件包含三个元素：Rectangle（矩形）、Text（文本）和MouseArea（鼠标区域）。这些元素分别对应于C++类：QQuickRectangle、 QQuickText和QQuickMouseArea。这些类只被导出到QML中，在C++版本中它们是私有的，不能被Qt用户使用。这些元素将被绘制在一个OpenGL scenegraph中，绘制及事件处理都是由QQuickView控制的。我们可以利用KDAB的Qt自检工具GammaRay来验证QML文件对应的C++对象树：

 

图2 例子程序在GammaRay工具中显示的对象图

和我们预想的一样，QQuickMouseArea和QQuickText类显示在对象树中。但QQuickRectangle_QML_0又是什么呢？在Qt的源代码中压根没有同名的C++类！ 这个问题我们会在后续的博文中解答，你可以暂时假设它就是QQuickRectangle类型的一个对象。

让我们更进一步，用QML分析器（QML profiler）来运行并分析这个例子程序：

 

图3 例子程序在QML分析器中的输出结果图

如上图所示，在场景设置过程中，执行了少许的绘制，这和我们预想的一样。后续的创建阶段花费了大量的时间。但还有一个编译阶段，编译阶段是个啥啊？ 都干些什么事？是在创建机器码吗？看来是时候更深入一点地分析加载QML文件的代码了。

QML文件加载步骤

当加载QML文件时，会执行三个不同的步骤，接下来我们将深入研究这些步骤：

1.解析

2.编译

3.创建

解析

首先，QML文件是由QQmlScript::Parser这个解析器来解析的。该解析器内部的绝大多数内容都是由��语法文件自动生成的。我们这个例子的抽象语法树（AST）看起来是这样的：

 

图4 AST 

这个AST是比较底层的东西，紧接着，它将被转换成更高层级结构的对象，属性和值。这是通过使用一个访问器遍历AST来完成的。这一步的对象就和QML中的元素一一对应上了，且对象的属性/值和QML元素的属性/值也一一对应上。我们的例子中Rectangle元素的属性“color”，其对应的值是“lightsteelblue”，它们就是属性/值的关系。即使像onClicked这样的信号处理程序也被看作只是属性/值的关系，属性是onClicked，值就是JavaScript函数体。

编译

在理论上，对象，属性和值已经足够用于创建对应的C++对象，并给属性赋上对应的值。但这些对象，属性和值依然过于原始，在创建C++对象之前，还需要进行一些后置处理。这些后置处理是由QQmlCompiler来完成的，这对应于QML分析器（QML profiler）输出中看到的编译阶段。该编译器会为QML文件创建了一个QQmlCompiledData对象。 用QQmlCompiledData创建C++对象比直接使用对象、属性和值来创建C++对象快了很多。当多次使用同一个QML文件，该文件也只会编译一次。比如在一个工程中，其他所有的QML文件都会用到的Button.qml，编译时Button.qml只会被编译一次。Button.qml的QQmlCompiledData会一直保存，每次使用该按钮组件时，都会根据这个Button.qml的QQmlCompiledData来创建C++对象。在编译之后，就是创建阶段，这在QML分析器（QML profiler）的输出中可以看到。

综上所述：解析和编译QML文件都只会做一次，在此之后，都是直接使用QQmlCompiledData对象来快速创建C++对象。

创建

我不会深入研究QQmlCompiledData的细节，但有一个东西可能会引起你的注意：“QByteArray bytecode”成员变量。实际上，创建C++对象并给它的属性赋值的指令会被编译为了字节码，之后由字节码解析器解析！字节码包含了一堆指令，当这些指令执行时，QQmlCompiledData的其余部分仅是辅助数据。

在创建阶段，字节码是由QQmlVME类解析的。阅读QQmlVME::run（）这个函数的代码，里面有一个循环用于遍历字节码包含的所有指令，在循环体内部，有一个很大的判定不同指令类型的switch语句。运行带有QML_COMPILER_DUMP=1的例子程序，我们可以看到字节码所包含的每个指令：

 

图6 例子程序对应指令图

CREATE_SIMPLE 指令是最重要的，它会创建一个C++对象，然后注册到QQmlMetaType中的一个用于注册对象的数据库。

STORE_INTEGER 指令为属性赋一个整数类型值。

STORE_SIGNAL 指令用于创建信号的处理器。

STORE_ * _BINDING 指令用于创建一个属性的绑定。更多关于绑定的内容会在这个系列的下一篇博文中说明。

SETID 指令设置一个对象的标识（id），它不是一个普通的属性。

VME有一个对象栈，STORE_*的所有指令都操作栈顶对象，FETCH指令在堆顶放置一个特定对象，POP指令会移除顶部对象。所有指令都大量使用整数索引，例如STORE_COLOR指令写入属性41，41就是目标对象的元对象的属性索引。

综上所述：一旦一个QML文件编译完成，创建它的实例就只和编译后的字节码的执行有关。

结论

在这篇博文的最后，我们已经揭示了一个QML文件是如何进行解析、处理、编译的，以及VME是如何创建对象的。我希望你已经更加深入地理解了QML引擎。

下一篇的博文将进一步探讨属性绑定是如何进行的，敬请关注！

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作者：猿基地
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来源：简书
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