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末世属性系统,奥特:无限属性系统

Qt 元对象系统最主要的功能是实现信号和槽机制,当然也有其他功能,就是支持属性系统。有些高级语言通过编译器的 __property 或者 [property] 等关键字实现属性系统,用于提供对成员变量的访问权限,Qt 则通过自己的元对象系统支持属性访问,Qt 是基于标准 C++ 的,不需要底层编译器支持属性,Qt 本身提供了通用的跨平台的属性系统。关于属性系统可以在 Qt 助手索引里面输入“The Property System”,找到相应的主题文档。Qt 类库大量使用属性,通常开发基于 Qt 的类库时,也会用到属性系统。下面我们介绍简化版的属性系统,只列举了属性系统里面几个基本的条目。

属性系统简介

为了保持类的封装特性,通常成员变量需要保持私有状态,而为了与其他对象协作,就需要提供相应的 get/set 函数。如果成员变量的数值发生了变化,通常也需要提供通知(NOTIFY)信息告知相关对象,Qt 里的通知一般都是使用信号触发。set 函数可以作为槽函数,方便接收相关对象的信号以实现自动调整,比如上一节标签控件的 setText 槽函数。set 函数会导致成员变量数值变化,为了通知相关对象,set 函数里通常会 emit 该成员变量发生变化的信号。
属性系统也是通过元对象系统实现的,它也是需要直接或间接从 QObject 类继承,并在类的声明里需要 Q_OBJECT 宏。下面介绍简化版的属性声明,第一类是不指明与属性相关的私有成员变量,这时必须至少提供该属性的读函数:

Q_PROPERTY( READ getFunction [WRITE setFunction] [RESET resetFunction] [NOTIFY notifySignal])

Q_PROPERTY()宏就是属性的声明:

type 是指属性的类型,可以是 C++ 标准类型、类名、结构体、枚举等,name 就是属性的名字。READ 标出该属性的读函数 getFunction,Qt 属性的读函数通常省略 get 三个字母。WRITE 标出该属性的写函数 setFunction,中括号表示可选,写函数不是必须的。RESET 标出该属性的重置函数 resetFunction,重置函数将属性设为某个默认值,中括号表示可选,重置函数不是必须的。NOTIFY 标出该属性变化时发出的通知信号 notifySignal,中括号表示可选,这个信号不是必须的。

这仅仅列举了属性声明里简单的几行,复杂需要查阅 Qt 帮助文档。对于属性,注意 name 仅仅是一个用于标识属性的名字,它不是实际存在的成员变量,属性系统不会自动生成成员变量,它就是虚无的名字代号(不同属性的名字不能相同)。对于属性用到的数值会存在一 个真正的私有成员变量里面, 私有成员变量、读函数、写函数、信号等需要另外编写这些声明,对于函数还需要编写实体代码。

上面是不明确指出私有成员变量的情形,也可以明确指出使用了哪个成员变量,这时候属性声明为:

Q_PROPERTY(type name MEMBER memberName [READ getFunction] [WRITE setFunction] [RESET resetFunction] [NOTIFY notifySignal] )

这里的 MEMBER 标出属性使用的成员变量 memberName,其他的行与上面的声明类似。

在明确标出属性使用的成员变量的情况下,属性的读写函数可以省略不写,Qt 的 moc 工具会自动为成员变量生成读写代码;而重置函数、信号等需要自己声明,并编写必须的代码;如果声明了属性值变化的通知信号,那么 moc 工具生成的写属性代码会自动触发该通知信号。

如果希望自己的编写的类库支持 QML,那么 NOTIFY 通知信号是必须的,一般建议把成员变量、读函数、写函数、通知信号都明确标出来,这样方便程序员阅读和使用。

普通属性示例
使用 Q_PROPERTY()宏声明的其实都是声明好的普通属性,在程序编译时就已经规定好了。下面示范一个简单的例子。
新建一个Qt Widget Application项目,基类选择widget,创建后在widget.h中添加属性的声明代码,读写函数声明,信号声明和成员变量。

#ifndef WIDGET_H#define WIDGET_H#include <QWidget>namespace Ui {class Widget;}class Widget : public QWidget{ Q_OBJECTpublic: explicit Widget(QWidget *parent = 0); ~Widget(); //声明属性 //不直接标出成员变量的形式 Q_PROPERTY(QString nickName READ nickName WRITE setNickName NOTIFY nickNameChanged) //直接标出成员变量的形式 Q_PROPERTY(int count MEMBER m_count READ count WRITE setCount NOTIFY countChanged) //标出成员变量,可以省略读写函数 Q_PROPERTY(double value MEMBER m_value NOTIFY valueChanged) //nickName读函数声明 const QString& nickName(); //count读函数 int count(); //value属性声明时,指出了成员变量并省略了读写函数,它的读写代码由moc工具自动生成 //value数值被修改时,valueChanged信号会自动触发 //自动生成的读写代码只有简单的读写功能,不能做数值有效性检查signals: //三个属性数值变化时发信号 void nickNameChanged(const QString& strNewName); void countChanged(int nNewCount); void valueChanged(double dblNewValue);public slots: //写函数通常可以作为槽函数,方便与其他信号关联,自动调整数值 //nickName写函数声明 void setNickName(const QString& strNewName); //count写函数声明 void setCount(int nNewCount); //value写代码由 moc 自动生成,没有写函数private: Ui::Widget *ui; //三个私有变量,对应是三个属性 QString m_nickName; int m_count; double m_value;};#endif // WIDGET_H

上面代码声明了三个属性,首先是 nickName:

没有直接指出其成员变量,但其实是有的;读函数为 nickName(),返回值为属性里声明的 QString 类型(引用也算的);写函数为 setNickName(),写函数接收 QString 类型参数,并返回 void;当属性值变化时,发送 nickNameChanged 信号,信号参数里会带有新的数值。

属性声明里的读写函数都需要程序员自己编写,信号自己声明,并在写函数里触发。写函数 setNickName() 的声明放到槽函数声明部分了,这样方便关联其他信号,实现自动调整属性值。虽然属性声明里没说有成员变量,但是需要自己定义一个私有变量 m_nickName 保存属性的数值。

第二个属性是 count:

直接指出它对应的成员变量是 m_count;读函数是 count(),返回 int 类型;写函数是 setCount(),接收一个 int 参数,并返回 void;当属性值变化时,发送 countChanged 信号,信号参数里会带有新的数值;

count 属性的工作原理 nickName 属性差不多,仅仅是在声明里明确说了对应的成员变量为 m_count。

第三个属性是 value ,这是属性声明的极简形式,读写函数都省略了,属性读写的代码由 moc 工具自动生成。因此这种极简形式的属性,它只需要在头文件里放三行声明代码,其他所有代码都不需要:

Q_PROPERTY(double value MEMBER m_value NOTIFY valueChanged)signals: void valueChanged(double dblNewValue);private: double m_value;

除了属性声明本身的一句,就只需要声明属性值变化是的信号和私有成员变量。

moc 工具自动生成的读写代码仅仅是代码片段(4.5 节专门讲这些代码),没有函数的,自然没有相关的槽函数,所以如果希望把写函数作为槽函数来用,就得用类 似 count 属性的声明,并自己编读写函数的实体代码。

头文件代码就如上编辑,下面添加 widget.cpp 中必须的函数实体代码:

#include “widget.h”#include “ui_widget.h”Widget::Widget(QWidget *parent) : QWidget(parent), ui(new Ui::Widget){ ui->setupUi(this);}Widget::~Widget(){ delete ui;}//读函数定义//读nickName数值const QString& Widget::nickName(){ return m_nickName;}//读count数值int Widget::count(){ return m_count;}//写函数,在数值发生变化是才发信号void Widget::setNickName(const QString &strNewName){ if(strNewName == m_nickName) { //数值没变化,直接返回 return; } //修改数值并触发信号 m_nickName = strNewName; emit nickNameChanged(strNewName);}void Widget::setCount(int nNewCount){ if(nNewCount == m_count) { //数值没变化,直接返回 return; } //修改数值并触发信号 m_count = nNewCount; emit countChanged(nNewCount);}

在 widget.cpp 只需要为 nickName 和 count 两个属性添加读写函数的代码。读函数 nickName() 和 count() 非常简 单,就是返回相应的私有成员变量数值。
对于写函数 setNickName()里面代码,首先判断传入的参数值是否与旧的值相同,如果是一样的就不用修改,直接返回。如果新旧数值不同,那就设置成员变量为新的值,并发送数 值发生变化的信号 nickNameChanged,并把新值作为参数放到信号里面。set 函数里其实可以顺便做一下数值的有效性检查,上面代码里省略了有效性 检查。
对于写函数 setCount 是类似的过程,新旧数值一样就不变,不一样就修改成员变量并发信号。

窗口类 Widget 的代码就是上面那么多。如何使用这些属性呢?我们可以编辑 main.cpp ,尝试修改和读取这些属性:

#include “widget.h”#include <QApplication>#include <QDebug>int main(int argc, char *argv[]){ QApplication a(argc, argv); Widget w; //属性读写 //通过写函数、读函数 w.setNickName( “Wid” ); qDebug()<<w.nickName(); w.setCount(100); qDebug()<<w.count(); //通过 setProperty() 函数 和 property() 函数 w.setProperty(“value”, 2.3456); qDebug()<<fixed<<w.property(“value”).toDouble(); //显示窗体 w.show(); return a.exec();}

属性的读写既可以使用各个属性自己的读写函数,如 setNickName()、nickName()、setCount()、count(),也可以使用属性通用的函数:setProperty() 写属性,property() 读属性,都是通过属性的名称来寻找特定属性实现读写。
注意由于上面的 value 属性没有声明读写函数,所以对它的读写只能靠 setProperty() 和 property() 函数,这对通用的属性读写函数的声明如下:

bool QObject::?setProperty(const char * name, const QVariant & value)QVariant QObject::?property(const char * name) const

?setProperty() 第一个参数是普通字符串,就是属性的名称,第二个参数是属性的数值,QVariant 是 Qt 定义的通用变量类型,标准 C++ 的类型和 Qt 自己的数值类型都可以自动转为 QVariant 类的对象。
?property() 函数以变量名的字符串作为输入参数,返回一个通用的 QVariant 对象,将 QVariant 对象转为标准类型或者 Qt 数值类型,可以用对应的 to**** 函数,toDouble 是转为双精度浮点数,toInt 是转为整型数, toString 是转为 QString 字符串,还有其他转换函数,详细的请查阅 QVariant 帮助文档。

最后可以运行一下查看结果。

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