Qt对象模型之二:对象树与元对象系统
一、对象树的概念
Qt中使用对象树(object tree)来组织和管理所有的QObject类及其子类的对象。当创建一个QObject时,如果使用了其他的对象作为其父对象(parent),那么这个 QObject就会被添加到父对象的children()列表中,这样当父对象被销毁时,这个QObject也会被销毁。实践表明,这个机制非常适合于管理GUI对象。例如,一个 QShortcut(键盘快捷键)对象是相应窗口的一个子对象,所以当用户关闭了这个窗口 时,这个快捷键也可以被销毁。
QWidget作为能够在屏幕上显示的所有部件的基类,扩展了对象间的父子关系。 一个子对象一般也就是一个子部件,因为它们要显示在父部件的区域之中。例如,当关闭一个消息对话框(message box)后要销毁它时,消息对话框中的按钮和标签也会被销毁,这也正是我们所希望的,因为按钮和标签是消息对话框的子部件。当然,也可以自己来销毁一个子对象。关于这一部分内容,可以在帮助索引中査看Object Trees & Ownership关键字。
二、对象树的示例程序
新建Qt Gui应用,项目名称为myOwnership,基类选择QWidget,然后类名保持Widget不变。完成后向项目中添加新文件,模板选择C+ +类,类名为MyButton,基类为QPushButton,类型信息选择“继 承自QWidget”。添加完文件后将mybuuon. h文件修改如下:
#ifndef MYBUTTON_H
#define MYBUTTON_H
#include <QPushButton>
#include <QDebug>
class MyButton : public QPushButton
{
Q_OBJECT
public:
explicit MyButton(QWidget *parent = nullptr);
~MyButton();
};
#endif // MYBUTTON_H
这里主要是添加了析构函数的声明。然后到mybutton. cpp文件中,修改如下:
#include "mybutton.h"
MyButton::MyButton(QWidget *parent) :
QPushButton(parent)
{
}
MyButton::~MyButton()
{
qDebug() << "delete button";
}
这里添加了析构函数的定义,这样当 MyButton 的对象被销毁时,就会输出相应的信息。
下面到widget.cpp文件中,修改如下:
#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"
#include "mybutton.h"
#include <QDebug>
#include <QHBoxLayout>
Widget::Widget(QWidget *parent) :
QWidget(parent),
ui(new Ui::Widget)
{
ui->setupUi(this);
//创建按钮部件,指定widget为父部件
MyButton *button = new MyButton(this);
button->setText(tr("button"));
}
Widget::~Widget()
{
delete ui;
qDebug() << "delete widget";
}
当Widget窗口被销毁时,将输出信息。下面运行程序,然后关闭窗口,在Qt Creator的应用程序输出栏中的输出信息为:
delete widget
delete button
可以看到,当关闭窗口后,因为该窗口是顶层窗口,所以应用程序要销毁该窗口部件(如果不是顶层窗口,那么关闭时只是隐藏,不会被销毁),而当窗口部件销毁时会自动销毁其子部件。这也就是为什么在Qt中经常只看到new操作而看不到delete操作 的原因。
再来看一下main.cpp文件,其中Widget对象是建立在栈上的:
Widget w;
w.show();
这样对于对象w,在关闭程序时会自动销毁。而对于Widget中的部件,如果是在堆上创建(使用new操作符),那么只要指定Widget为其父窗口就可以了,也不需要进行delete操作。当对象w销毁时会自动销毁它的所有子部件,这些都是Qt的对象树所完成的。
所以,对于规范的Qt程序,我们要在main()函数中将主窗口部件创建在栈上,例如“Widget w;”,而不要在堆上进行创建(使用new操作符)。对于其他窗口部件,可以使用new操作符在堆上进行创建,不过一定要指定其父部件,这样就不用使用delete操作符来销毁该对象了。
三、元对象系统的概念
Qt中的元对象系统(Meta-Object System)提供了对象间通信的信号和槽机制、运行时类型信息和动态属性系统。元对象系统是基于以下3个条件的:
- 该类必须继承自QObject类;
- 必须在类的私有声明区声明Q_OBJECT宏(在类定义时,如果没有指定public或者private,则默认为private);
- 元对象编译器Meta-Object Compiler(moc),为QObject的子类实现元对象特性提供必要的代码。
其中,moc工具读取一个C+ +源文件,如果它发现一个或者多个类的声明中包含有Q_OBJECT宏,便会另外创建一个C+ +源文件(就是在项目目录中的debug目录 下看到的以moc开头的C+ +源文件),其中包含了为每一个类生成的元对象代码。 这些产生的源文件或者被包含进类的源文件中,或者和类的实现同时进行编译和链接。
元对象系统主要是为了实现信号和槽机制才被引入的,不过除了信号和槽机制以外,元对象系统还提供了其他一些特性:
- QObjeCt::metaObject()函数可以返回一个类的元对象,它是QMetaObject类的对象;
- QMetaObject::className()可以在运行时以字符串形式返回类名,而不需要C+ +编辑器原生的运行时类型信息(RTTI)的支持;
- QObject:: “inherits()函数返回一个对象是否是QObject继承树上一个类的实例的信息;
- QObject: :tr()和QObject: :trUtf8()迸行字符串翻译来实现国际化;
- QObject::setProperty()和QObject::property()通过名字来动态设置或者获取对象属性;
- QMetaObject: :newlnstance()构造该类的一个新实例。
除了这些特性,还可以使用qobject_cast()函数来对QObject类进行动态类型转换,这个函数的功能类似于标准C+ +中的dynamic_cast()函数,但它不再需要RTTI的支持。这个函数尝试将它的参数转换为尖括号中的类型的指针,如果是正确的类型,则返回一个非零的指针,如果类型不兼容则返回0。例如:
QObject *obj = new MyWidget;
QWidget *widget = qobject_cast<QWidget *>(obj);
信号和槽机制是Qt的核心内容,而信号和槽机制必须依赖于元对象系统,所以它是Qt中很关键的内容。这里只是说明了它的一些应用,关于它的具体实现机制,这里不再讲述。关于元对象系统的具体描述,可以在Qt中查看The Meta Object System关键字。
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