解析 Qt 内省机制

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Qt 内省机制是本文要介绍的内容,内省是什么?内省是指面向对象语言的一种在运行期间查询对象信息的能力。先来看本文!

本文介绍的是Qt 内省机制,关于内省,新手的原因,我们一块学习,所谓内省是指面向对象语言的一种在运行期间查询对象信息的能力, 比如如果该语具有运行期间检查对象型别的能力,那么我们称它是型别内省(type intropection)的,型别内省可以用来实施多态。

c++内省比较有限,它仅支持上面所说的型别内省C++的型别内省是通过运行时类型识别(RTTI)(Run-Time Type Information)中的typeid 以及 dynamic_case关键字来实现的,举例说明:

  1.     // rabbit 派生于 Animal, jump为虚函数  
  2.  
  3. if ( rabbit *p = dynamic_case<Animal*>(obj))     
  4. {     
  5.    p->jump();     
  6. }     
  7. //我们还可以通过typeid萃取到对象的型别信息,比如对象的名称   
  8. std::cout << typeid(obj).name() << std::endl   

Qt拓展了C++的内省机制,(实际上,它并没有采用c++的RTTI),而是提供了更为强大的元对象(meta object)机制,来实现内省。接下来,就让我们看看,Qt是如何扩展c++内省机制的。

要深刻理解Qt的内省机制,首先理解QObject,QObject类是整个Qt对象模型的心脏,Qt对象模型最为核心的功能是提供一种无缝的对象通讯机制,即就是我们所熟知的信号和槽。QObject主要有三大职责: 内存管理、内省(intropection)与事件处理。本文将集中在在内省的讨论。以下代码介绍了QObject类提供的内省方法: 

  1. //每个对象可以通过QObject::setObjectName()和QObject::objectName()设置、取得类的实例的名字   
  2. FirstQtApp obj;    
  3. obj.setObjectName("instanceName");    
  4. QString name1 = obj.objectName();   // return instanceName   
  5. //每个对象还可以通过它的元对象className方法得到类的名字   
  6. QString name2 = obj.metaObject()->className();  // return FirtstQtApp   
  7. //每个对象可以通过QObject::inherits方法来查询是否对前对象类派生于量一个类   
  8. bool isherited =  obj.inherits("QObject");         // returns true   
  9. isherited =  obj.inherits("QWideget");         // returns true  

让我们再来一下QObject::inherits方法的底层实现:

  1. inline bool inherits(const char *classname) const   
  2.     { return const_cast<QObject *>(this)->qt_metacast(classname) != 0; }  

原来,QObject::inherits是通过qt_metacast()这个虚函数实现的, 事实上每个QObject的派生类都必须实现metaObject()以及其他qt_metacall()方法,从而满足自省方法className, inherits等方法的调用(当然还有其他用途)。

而所有有关派生从QObject的子类中的内省方法无须有用户实现,用户只要在类中声明宏Q_OBJECT即可,Qt的元对象编译器(moc)负责实现派生从QObject的子类中的内省方法。

  1. // defined at ..\Qt\src\corelib\kernel\qobjectdefs.h   
  2. /* tmake ignore Q_OBJECT */   
  3. #define Q_OBJECT \   
  4. public: \     
  5.     Q_OBJECT_CHECK \     
  6. static const QMetaObject staticMetaObject; \     
  7.     Q_OBJECT_GETSTATICMETAOBJECT \     
  8. virtual const QMetaObject *metaObject() const; \     
  9. virtual void *qt_metacast(const char *); \     
  10.     QT_TR_FUNCTIONS \     
  11. virtual int qt_metacall(QMetaObject::Call, int, void **); \  

此外,所有的Qt widgets类均继承自QObject, QObject所提供的isWidgetType自省方法可以很方便让QObject子对象查询自己是否是wideget, 而且它会比 qobject_cast<QWidget *>(obj) 或者 obj->inherits快很多。原因qobject_cast()t和inherits()都是借助元对象系统来实现其功能的,isWidgetType()是QObject本身的标志位得以实现。

更多自省方法定义在QMetaObject,以下是QMetaObject声明的源代码:

  1. struct Q_CORE_EXPORT QMetaObject     
  2. {     
  3. const char *className() const;     
  4. const QMetaObject *superClass() const;     
  5.     QObject *cast(QObject *obj) const;     
  6.  
  7.     ....     
  8. int methodOffset() const;     
  9. int enumeratorOffset() const;     
  10. int propertyOffset() const;     
  11. int classInfoOffset() const;     
  12. int constructorCount() const;     
  13. int methodCount() const;     
  14. int enumeratorCount() const;     
  15. int propertyCount() const;     
  16. int classInfoCount() const;     
  17. int indexOfConstructor(const char *constructor) const;     
  18. int indexOfMethod(const char *method) const;     
  19. int indexOfSignal(const char *signal) const;     
  20. int indexOfSlot(const char *slot) const;     
  21. int indexOfEnumerator(const char *name) const;     
  22. int indexOfProperty(const char *name) const;     
  23. int indexOfClassInfo(const char *name) const;     
  24.     ...     
  25. }   

上述方法主要是实现对元对象表的访问及其操作,对元对象表(由moc实现)实例如下所示:

  1. // defined at ..\Qt\src\corelib\kernel\qobjectdefs.h   
  2. /* tmake ignore Q_OBJECT */   
  3. #define Q_OBJECT \   
  4. public: \    
  5.     Q_OBJECT_CHECK \    
  6. static const QMetaObject staticMetaObject; \    
  7.     Q_OBJECT_GETSTATICMETAOBJECT \    
  8. virtual const QMetaObject *metaObject() const; \    
  9. virtual void *qt_metacast(const char *); \    
  10.     QT_TR_FUNCTIONS \    
  11. virtual int qt_metacall(QMetaObject::Call, int, void **); \   

总结:

1、Qt是通过QObject、QMetaObject类实现其内省机制,

2、QObject暴露给用户的共有自省方法有objectName(), inherits(), isWidgetType()等

3、大多数自省方法是QObject派发给QMetaObject实现 (e.g. QMetaObject::className,),元对象模型编译器moc负责自省方法的实现

4、更多自省方法定义在QMetaObject,而是为了等信号槽通讯、事件派发等机制,

小结:关于解析 Qt 内省机制剖析的内容介绍完了,希望本文对你有所帮助!

责任编辑:zhaolei 来源: 互联网
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