「C++ Qt6 开发」信号与槽

1 信号与槽简介

1.1 信号与槽

信号与槽是 Qt 的核心机制。当某个事件发生时（如按钮点击），对象会发出一个信号；接收方通过槽函数处理该信号。

信号（signal）是在特定情况下被发射的通知，例如 QPushButton 比较常见的信号就是点击鼠标时的 clicked() 信号。

槽（slot）是对信号进行响应的函数。槽就是函数，所以也称为槽函数。槽函数与一般的函数不同的是，槽函数可以与信号相关联，当 信号被发射时，关联的槽函数被自动执行。

1.2 QObject::connect() 函数

信号与槽 的关联是用函数 QObject::connect() 实现的。connect() 函数的基本格式主要有两种：

Qt 4 传统风格（字符串匹配，不推荐）
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connect(sender, SIGNAL(signalName(args)), receiver, SLOT(slotName(args)));
SIGNAL() 和 SLOT() 宏 将函数签名转为字符串，例如 SIGNAL(clicked(bool))。

如果信号和槽函数带有参数，需要参数列表完全匹配。
Qt 5/6 推荐风格（类型安全连接）
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connect(sender, &SenderClass::signalName, receiver, &ReceiverClass::slotName, connectionType = Qt::AutoConnection);
- sender：发出信号的对象指针（如 button）
- &SenderClass::signalName：指向信号成员函数的指针（如 &QPushButton::clicked）
- receiver：接收信号的对象指针（如 this）
- &ReceiverClass::slotName：指向槽成员函数的指针（如 &MainWindow::handleClick）
- connectionType（可选）：连接类型（默认为 Qt::AutoConnection）
Qt 5/6 推荐风格（类型安全连接）能够在编译时进行类型检查，而 Qt4 字符串匹配方式只会在运行时报错，连接失败不会编译报错。 Qt 5/6 推荐风格能够支持重载信号的选择，也避免字符串匹配错误。

一个信号可以连接多个槽函数；多个信号可以连接同一个槽函数；一个信号也可以连接到另一个信号上。

1.3 QObject::connect() 连接类型

类型	描述
`Qt::AutoConnection` (默认)	自动选择直接连接（同线程）或队列连接（跨线程）
`Qt::DirectConnection`	信号发出后立即调用槽（在发送者线程执行）
`Qt::QueuedConnection`	槽在接收者线程的事件循环中异步执行（跨线程安全）
`Qt::BlockingQueuedConnection`	同步执行槽，发送者线程阻塞直到槽完成（跨线程，需避免死锁）
`Qt::UniqueConnection`	确保同一信号槽不会重复连接（可与其他类型组合使用，如 `Qt::QueuedConnection

Qt::AutoConnection (默认)

自动检测发送者和接收者是否在同一线程。
- 如果同线程 → 使用 DirectConnection（立即执行）
- 如果跨线程 → 使用 QueuedConnection（异步执行）
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connect(sender, &Sender::signal, receiver, &Receiver::slot); // 等同于 connect(sender, &Sender::signal, receiver, &Receiver::slot, Qt::AutoConnection);
当对象在不同线程间移动时，连接行为可能意外改变。
Qt::DirectConnection

信号发出后 立即在发送者线程中调用槽函数。
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connect(button, &QPushButton::clicked, this, &MainWindow::handleClick, Qt::DirectConnection);
适用于 发送者和接收者一定在同一线程 的情形。如果发送者和接收者不在同一线程，会导致程序崩溃（数据竞争、死锁、随机崩溃等）。

若多个线程同时发射同一信号，槽函数会被多个线程同时调用。如果槽函数访问或修改共享数据（如全局变量、类成员变量），且没有同步机制（如互斥锁），就会发生数据竞争，最终可能出现错误的结果。

当信号发射线程和槽函数执行线程持有不同的锁，线程 A 持有锁 L1 ，发射信号并等待槽函数返回；而线程 B 持有锁 L2 ，正在执行槽函数，但槽函数需要锁 L1 才能继续执行，此时线程 A 等待 B 执行完槽函数释放 L2，而 B 等待 A 释放 L1，双方永久阻塞，形成了死锁。
Qt::QueuedConnection

信号发出后，槽函数不会立即执行。将调用请求 放入接收者线程的事件队列，接收者线程处理事件时 异步执行槽函数。

这样保证线程安全，槽函数在接收者线程上下文执行，避免了数据竞争。
Qt::BlockingQueuedConnection

槽函数在接收者线程执行，与 Qt::QueuedConnection 的区别在于 发送者线程会阻塞直到槽函数执行完成，需要严格避免死锁。

适用于 需要同步结果的跨线程调用 的情形，例如从工作线程获取实时计算结果。

Qt::UniqueConnection

不是独立连接类型，需与其他类型组合使用。确保同一信号槽对不会重复连接。

// 防止多次连接同一信号槽
connect(button, &QPushButton::clicked,
        this, &MainWindow::processClick,
        Qt::UniqueConnection);  // 自动包含 Qt::AutoConnection

// 显式组合其他类型
connect(worker, &Worker::finished,
        this, &MainWindow::cleanup,
        Qt::QueuedConnection | Qt::UniqueConnection);

2 信号与槽的使用

2.1 信号与槽编辑器的使用（Qt Designer）

Qt 界面组件都是从 QWidget 类继承而来的，都支持信号与槽的功能。每个类都有一些内建的信号与槽函数。例如，QPushButton 类的常用信号是 clicked()，当按钮被点击时信号被发射。此处以一个 QDialog 项目为例，在 QDialog 中有以下几个公有的槽函数：

accept(): 会关闭对话框，表示肯定的选择。
reject(): 会关闭对话框，表示否定的选择。
close(): 关闭对话框。

可以在 Qt Designer 中的 Signal and Slot 编辑器中设置组件的内建信号与其他组件的公有槽函数的关联：

2.2 Go to slot 生成槽函数

在 Qt Designer 中，可以选择要设置信号与槽函数关联的组件，右键找到 Go to slot 来生成槽函数原型。例如，选择一个复选框 chkBoxBold，点击 Go to slot，会出现如下对话框：

这个对话框显示了当前组件 所有可用的信号。

复选框 chkBoxBold 被勾选时会发出 clicked() 和 clicked(bool) 信号，其中带有 bool 参数的 clicked(bool) 以复选框的勾选状态作为参数，因此此处选择 clicked(bool) 信号。

之后 Dialog 类的 private slot 中会 自动生成槽函数的声明，函数名是根据发射信号的对象名和信号名自动命名的：

同时，在 dialog.cpp 中会自动生成槽函数的框架。我们可以在槽函数框架下添加代码，实现对文本框文字字体的控制：

// Go to slot 构建链接，会自动生成该函数的定义
void Dialog::on_chkBoxUnder_clicked(bool checked)
{
    QFont font = ui -> plainTextEdit -> font();
    font.setUnderline(checked);
    ui -> plainTextEdit -> setFont(font);
}


void Dialog::on_chkBoxItalic_clicked(bool checked)
{
    QFont font = ui -> plainTextEdit -> font();
    font.setItalic(checked);
    ui -> plainTextEdit -> setFont(font);
}


void Dialog::on_chkBoxBold_clicked(bool checked)
{
    QFont font = ui -> plainTextEdit -> font();
    font.setBold(checked);
    ui -> plainTextEdit -> setFont(font);
}

void Dialog::on_btnClear_clicked()
{
    ui -> plainTextEdit -> clear();
}

在编译生成的 ui_dialog.h 文件中，有自动生成的如下连接语句：

QObject::connect(btnOK, &QPushButton::clicked, Dialog, qOverload<>(&QDialog::accept));
QObject::connect(btnExit, &QPushButton::clicked, Dialog, qOverload<>(&QDialog::close));

QMetaObject::connectSlotsByName(Dialog);

其中前两句是通过 Signal and Slot 编辑器生成的构建关联的代码。

QMetaObject::connectSlotsByName(Dialog); 的功能是搜索 Dialog 界面中的所有组件，将名称匹配的信号与槽关联起来。例如有槽函数的名称为 on_chkBoxBold_clicked(bool)，这正好是 chkBoxBold 的 clicked(bool) 信号的槽函数，connectSlotsByName 会将他们关联起来。相当于执行如下语句（字符串匹配）：

1	`connect(chkBoxBold, SIGNAL(clicked(bool)), this, SLOT(on_chkBoxBold_clicked(bool)));`

2.3 使用自定义槽函数

在 dialog.h 类头文件中声明槽函数（需在 public slots 或 private slots 区域内）。
在 dialog.cpp 源文件中实现槽函数逻辑。
在 Dialog 类构造函数中使用 connect() 绑定信号与槽。

例如本示例中的字体颜色函数。在 private slots: 中声明颜色槽函数 void do_setFontColor();。

在 dialog.cpp 源文件中实现 do_setFontColor() 的逻辑：

// 自定义实现字体颜色函数，需手动构建链接
void Dialog::do_setFontColor()
{
    QPalette plet = ui -> plainTextEdit -> palette();
    if(ui -> radioButtonBlue -> isChecked())
        plet.setColor(QPalette::Text, Qt::blue);
    else if(ui -> radioButtonBlack -> isChecked())
        plet.setColor(QPalette::Text, Qt::black);
    else if(ui -> radioButtonRed -> isChecked())
        plet.setColor(QPalette::Text, Qt::red);
    else
        plet.setColor(QPalette::Text, Qt::black);
    ui -> plainTextEdit -> setPalette(plet);
}

在 Dialog 类构造函数中构建信号与槽函数的关联：

// 使用字符串匹配语法连接信号与槽
connect(ui->radioButtonBlack, SIGNAL(clicked()), this, SLOT(do_setFontColor())); // 手动构建链接
connect(ui->radioButtonBlue, SIGNAL(clicked()), this, SLOT(do_setFontColor()));
connect(ui->radioButtonRed, SIGNAL(clicked()), this, SLOT(do_setFontColor()));

// 或者 使用函数指针语法连接信号和槽
connect(ui->radioButtonBlack, &QRadioButton::clicked, this, &Dialog::do_setFontColor);
connect(ui->radioButtonBlue, &QRadioButton::clicked, this, &Dialog::do_setFontColor);
connect(ui->radioButtonRed, &QRadioButton::clicked, this, &Dialog::do_setFontColor);