Qt之美（二）元对象

除了D指针，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”。

通过使用QMetaObject，我们能够用如下代码显示一些类的信息：

 

1. QObject obj;  
2. const QMetaObject *metaObj = obj.metaObject();  
3. qDebug() << "class name: " << metaObj->className();  
4. qDebug() << "class info count: " << metaObj->classInfoCount();  
5. qDebug() << "methods: ";  
6. // 从QMetaObject::methodOffset()开始打印，使其不会显示父类的方法  
7. for (int i = metaObj->methodOffset(); i < metaObj->methodCount(); ++i)  
8.   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（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：

 

1. class MyObject : public QObject  
2. {  
3.   Q_OBJECT  
4. public:  
5.   explicit MyObject(QObject *parent = 0);  
6.   void myFunc();  
7. public slots:  
8.   void mySlot(int myParam);  
9. signals:  
10.   void mySignal(int myParam);  
11. };  

 

 

moc会自动创建以下信息：

 

1. // 保存在QMetaObject::d.data指向的空间，其起始部分是一个QMetaObjectPrivate结构体  
2. static const uint qt_meta_data_MyObject[] = {  
3.   5,       // 版本号，其内部结构在Qt开发中有所改变  
4.   0,       // 类名，其值为字符串qt_meta_stringdata_MyObject的偏移量  
5.   // 以下值为（数量，索引）对  
6.   0,    0, // 类信息  
7.   2,   14, // 这里定义了两个方法，其起始索引为14（即signal部分）  
8.   0,    0, // 属性  
9.   0,    0, // 枚举  
10.   0,    0, // 构造函数  
11.   0,       // 标识  
12.   1,       // signal数量  
13.   // 对于signal、slot和property，其signature和parameters为字符串qt_meta_stringdata_MyObject的偏移量  
14.   // signals: signature, parameters, type, tag, flags  
15.   18,   10,    9,    9, 0x05,  
16.   // slots: signature, parameters, type, tag, flags  
17.   32,   10,    9,    9, 0x0a,  
18.   0        // eod  
19. };  
20. // 保存在QMetaObject::d.stringdata指向的空间  
21. static const char qt_meta_stringdata_MyObject[] = {  
22.   "MyObject/0/0myParam/0mySignal(int)/0"  
23.   "mySlot(int)/0"  
24. };  

 

 

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：

 

1. const QMetaObject MyObject::staticMetaObject = {  
2.   { &QObject::staticMetaObject, // 指向其基类的元对象，保存在QMetaObject::d.superdata  
3.     qt_meta_stringdata_MyObject, qt_meta_data_MyObject, 0 }  
4. };  

 

 

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：

 

1. template <class T> inline T qobject_cast(QObject *object)  
2. {  
3. #if !defined(QT_NO_QOBJECT_CHECK)  
4.   reinterpret_cast(0)->qt_check_for_QOBJECT_macro(*reinterpret_cast(object));  
5. #endif  
6.   return static_cast(reinterpret_cast(0)->staticMetaObject.cast(object));  
7. }  

 

 

这里，目标类型的元对象仅仅检查其是否从自身继承而来：

 

1. const QObject *QMetaObject::cast(const QObject *obj) const  
2. {  
3.   if (obj) {  
4.     const QMetaObject *m = obj->metaObject();  
5.     do {  
6.       if (m == this)  
7.         return obj;  
8.     } while ((m = m->d.superdata));  
9.   }  
10.   return 0;  
11. }  

 

 

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：

 

1. void MyObject::mySignal(int _t1)  
2. {  
3.   void *_a[] = { 0, const_cast<void*>(reinterpret_cast<const void*>(&_t1)) };  
4.   // 检查链接到该信号的所有slot，并根据链接类型进行调用  
5.   QMetaObject::activate(this, &staticMetaObject, 0, _a);  
6. }  

 

 

最后，这些信号都会通过moc创建的qt_metacall函数被调用：

 

1. int MyObject::qt_metacall(QMetaObject::Call _c, int _id, void **_a)  
2. {  
3.   // 如果该函数已被基类调用，则直接返回  
4.   _id = QObject::qt_metacall(_c, _id, _a);  
5.   if (_id < 0)  
6.     return _id;  
7.   // 根据函数的ID进行调用  
8.   if (_c == QMetaObject::InvokeMetaMethod) {  
9.     switch (_id) {  
10.     case 0: mySignal((*reinterpret_cast< int(*)>(_a[1]))); break;  
11.     case 1: mySlot((*reinterpret_cast< int(*)>(_a[1]))); break;  
12.     default: ;  
13.     }  
14.     // 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  
15.     _id -= 2;  
16.   }  
17.   return _id;  
18. }