Qt信号槽的一些事

注:此文是站在Qt5的角度说的,对于Qt4部分是不适用的。

1.先说Qt信号槽的几种连接方式和执行方式。

1)Qt信号槽给出了五种连接方式:

Qt::AutoConnection 0 自动连接:默认的方式。信号发出的线程和糟的对象在一个线程的时候相当于:DirectConnection, 如果是在不同线程,则相当于QueuedConnection
Qt::DirectConnection 1 直接连接:相当于直接调用槽函数,但是当信号发出的线程和槽的对象不再一个线程的时候,则槽函数是在发出的信号中执行的。
Qt::QueuedConnection 2 队列连接:内部通过postEvent实现的。不是实时调用的,槽函数永远在槽函数对象所在的线程中执行。如果信号参数是引用类型,则会另外复制一份的。线程安全的。
Qt::BlockingQueuedConnection 3 阻塞连接:此连接方式只能用于信号发出的线程(一般是先好对象的线程) 和 槽函数的对象不再一个线程中才能用。通过信号量+postEvent实现的。不是实时调用的,槽函数永远在槽函数对象所在的线程中执行。但是发出信号后,当前线程会阻塞,等待槽函数执行完毕后才继续执行。
Qt::UniqueConnection 0x80 防止重复连接。如果当前信号和槽已经连接过了,就不再连接了。

2)信号槽的调用方式和线程:

UniqueConnection 模式:严格说不算连接方式,方式就是4中,此只是一个附加的参数。不讨论。

AutoConnection 模式:这个模式是默认的,但其可以看作是DirectConnection和QueuedConnection的自动选择,直接分析那两种也就行了。

发出信号,调用槽的方式也可以简单的分为两种:同步调用和异步调用

同步调用:发出信号后,当前线程等待槽函数执行完毕后才继续执行。

异步调用:发出信号后,立即执行剩下逻辑,不关心槽函数什么时候执行。

所以有下表:

线程/模式 DirectConnection QueuedConnection BlockingQueuedConnection
相同线程 直接调用,同步调用。 通过事件进行队列调用。异步调用. 不可用
不同线程 直接调用。同步调用。槽函数在发出信号的线程执行。有线程安全隐患。 通过事件进行队列调用。异步调用.槽函数在对象所在的线程执行。线程安全。 通过事件进行阻塞调用。同步调用。槽函数在对象所在的线程执行。线程安全。
Qt事件循环依赖 直接调用,不依赖Qt事件循环 通过事件进行队列调用。依赖,槽函数所在对象的线程必须启用Qt事件循环 通过事件进行队列调用,用信号量实现阻塞。依赖,槽函数所在对象的线程必须启用Qt事件循环

2.Qt信号连接多个槽,调用顺序。

先说基本原则:

槽函数开始调用的顺序和连接的顺序是一致的。

但是,上面也说了,有同步调用和异步调用。

对于同步调用,你观察的结果和基本原则一样。

但是对于异步调用,可能你最先连接的它,但是可能其他都执行完毕了,但是其还没执行。是因为对于异步调用:是开始调用的时候,生成一个需要调用这个函数的事件,然后放到事件队列里。然后立即返回,去执行调用其他槽函数或者槽函数都执行了,不关心槽函数的执行状态的。等到事件队列里任务轮到此事件再去调用。

3.信号的返回值。

大都说Qt信号槽不能使用返回值。其实不不准确的,Qt5中,信号槽是有返回值的。只是Qt的一个信号可以连接多个槽,还有同步调用和异步调用的问题,没发支持的很好,所以,返回值虽有,但只是鸡肋。

先说下返回值的规则把:

  • 同步调用才有返回值,异步调用的返回值永远为返回值类型默认构造函数出来的。
  • 连接的多个槽都返回值,那么结果是最后调用(连接)的那个。

也就是说对于QueuedConnection连接的信号槽,永远只是返回返回类型的默认构造函数的。对于AutoConnection连接的,如果发出信号的线程和槽函数线程不同亦然。

测试小例子地址:https://github.com/dushibaiyu/DsbyLiteExample/tree/master/QtSignalsSlotTest

4.信号参数的安全问题:

因为一个信号可以连接多个槽函数,如果参数是T * 或者是T &话会不会第一个槽函数改变参数的值,然后第二此调用的参数就已经不是信号发出的值?

1)对于T &: 在同步调用中则是变化的,不可用于异步,不可跨线程。所以BlockingQueuedConnection方式的同步也不行。(T& 不可用在队列调用(QueuedConnection)和阻塞调用(BlockingQueuedConnection)中。只能使用const T &。)

因为同步调用,你可以理解成直接调用,那么连接多个槽函数就相当于直接连续调用多个函数。类似于:

// 函数原型都是:void  (int &a )
int a;
fun1(a);
fun2(a)
·····

// 函数原型都是:void  (int * a )
int a;
pfun1(&a);
pfun2(&a)
·····

这样,当第一个函数执行改变参数值之后,其后的函数调用都要受影响。

2) 对于T *,最好不要同时连接多个槽。

对于同步调用:是一个接着一个调用的,执行顺序类似上面,所以值也是每次调用也会变化的。

对于异步调用:其内容确实不确定的,因为异步调用的时间是不可控的。如果还有跨线程相关,则还有线程安全问题。

5.信号槽性能损失:

注:仅仅代码层进行的理论分析,非实际测试,不严谨,不权威。

关于信号槽(很多吐槽Qt就是说的这个):

(1)Qt4语法的,都说是匹配字符串,其实只是链接信号槽的用的匹配字符串 的方法,通过字符串找到信号和槽在QMeatObject里存的索引位置int类型,还有槽函数的索引,然后调用的时候通过索引号用switch去区分的 发射的那个函数,然后取出对应的链接槽的list,循环检测槽函数的参数是否匹配,然后调用槽函数。。这个链接时会耗时查找,但是你能有多少信号?这个链 接也耗时不多,调用的时候耗时主要就是在参数匹配上了。

(2)Qt5 语法的,Qt5 的槽函数链接和执行是基于模板实现的,函数对象。信号和槽的参数问题是编译时检查的,执行效率更高,但是编译就慢点了。链接时也是通过信号的地址找到其的 信号索引,至于槽函数直接是生成一个函数对象的,然后调用的时候也是先switch找到发射的信号,取出list,然后逐个调用其储存的函数对象,所以对 于Qt5 语法的信号槽,调用性能损失几乎可以说无的。

(3)链接的信号槽的时候,Qt::UniqueConnection的链接方式会对已经链接过的此先好的槽函数进行遍历,会有链接时的损失。其他链接的损失就在上面说过了。
(3)在信号槽调用的时候,还有一些链接方式和线程的判断和为了安全问题的锁操作。关于这个就还涉及到调用槽函数的线程问题。

对于同线程直接调用,较函数对象直接调用的损失,就只有链接方式和线程的判断的几个if 分支和 锁的操作。
对于线程间通讯的调用,跨线程。信号槽内部也是通过Qt事件循环机制实现的,跨线程就不是时时调用了,主要是安全了,对于性能有没有损失没法评论的。对于跨线程阻塞的调用,这个也是事件实现,只是但发射信号的线程会阻塞,这个找不到对应的直接调用的比较,也不好说。
关于信号槽Qt是作何很多方便使用和安全调用,较之函数指针,性能会有损失,但是也没损失多少的。对于函数对象调用,Qt5语法的调用,几乎是不损失什么的。

 

注:此文是个人根据文档,源码和自己写小例子测试得出的总结,如有错误请您指出。

 

25 thoughts on “Qt信号槽的一些事”

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    结婚了。一个男人的声音从听众中飞出。

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