Qt 之 Meta-Object 系统

简述

Qt的元对象系统（Meta-Object System）提供了信号与槽机制，可用于对象间通信、运行时类别信息和动态属性系统。

元对象系统基于三个方面：

• QObject类：为objects提供了一个可以利用元对象系统的基类。

• Q_OBJECT宏： 在类的私有部分声明这个宏可以启用元对象特性，例如：动态属性、信号与槽。

• Meta-Object编译器（moc）： 为每个QObject子类生成必要的代码来实现元对象特性。

moc工具会读取C++源文件，如果发现有包含Q_OBJECT宏的类声明，就生成另外一个包含这些类的元对象代码的C++源文件。生成的源文件要么在类源文件里用#include包含，或者（更常见）与类的实现代码直接进行编译连接。

moc工具会读取C++源文件，如果发现一个或者多个声明了Q_OBJECT宏的类，就生成另外一个包含这些类的元对象代码的C++源文件。这些编译生成的源文件要么被包含到类的源文件中，或者更常见，被编译和链接到类的实现中。

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详细描述

除了为对象间的通信提供信号与槽（引入元对象系统的主要原因）机制外，元对象还提供以下特性：

• QObject::metaObject()返回类关联的meta-object对象。

• QMetaObject::className()在运行时以字符串的形式返回类名，无需C++编译器提供运行时类别信息（RTTI）的支持。

• QObject::inherits()返回一个对象是否是QObject继承树上一个类的实例。

• QObject::tr()和QObject::trUtf8()提供国际化支持，将字符串翻译成指定的语言。

• QObject::setProperty()和QObject::property()通过名称动态设置和获取属性。

• QMetaObject::newInstance()构造类的一个新实例。

除此之外，还可以用qobject_cast()动态转换QObject类的类型。qobject_cast()函数和标准C++的dynamic_cast()功能类似，它的优点在于：不需要RTTI的支持，而且可以跨越动态连接库的转换。它尝试将它的参数转换成尖括号内的指针类型，如果对象是正确的类型（在运行时检查），则返回非零指针；否则，返回0，说明对象类型不兼容。

例如，假设MyWidget继承自QWidget，同时也声明了Q_OBJECT宏。

QObject *obj = new MyWidget;

QObject *类型的变量obj实际上指向一个MyWidget对象，因此，我们可以适当地进行类型转换：

QWidget *widget = qobject_cast<QWidget *>(obj);

因为obj实际上是一个MyWidget，而MyWidget是QWidget的子类，所以，从QObject转换为QWidget成功了。既然知道了obj是MyWidget类型的，那么我们也可以将其转换为MyWidget *：

MyWidget *myWidget = qobject_cast<MyWidget *>(obj);

到MyWidget类型的转换也是成功的，因为qobject_cast()并不区分内建的Qt类型和自定义类型。

QLabel *label = qobject_cast<QLabel *>(obj);
// label 为 0

可是，转换到QLabel却失败了，返回的指针为0。这使得我们可以在运行时根据对象的类型而做不同的操作：

if (QLabel *label = qobject_cast<QLabel *>(obj)) {
        label->setText(tr("Ping"));
    } else if (QPushButton *button = qobject_cast<QPushButton *>(obj)) {
        button->setText(tr("Pong!"));
    }

尽管可以在不用Q_OBJECT宏（即：不用任何元对象代码）的情况下仍旧使用QObject作为基类，但是像信号和槽以及上面所说的其它特性都将无法使用。从元对象系统的角度来看，一个没有元对象代码的QObject子类等同于它最接近的有元对象代码的祖先。这意味着，QMetaObject::className()将不会返回你的类的真实名称，而是返回其祖先的名字。

因此，强烈建议所有QObject的子类都使用Q_OBJECT宏，不管实际上是否使用信号和槽，以及属性。