13.3 元对象系统

Qt 的元对象系统是一个基于标准 C＋＋的扩展，能够使 C＋＋更好的适应真正的组件 GUI 编程。它为 Qt 提供了支持对象间通信的信号与槽机制、实时类型信息和动态属性系统等方面的功能。

元对象系统在 Qt 中主要有以下三部分构成：QObject 类、Q_OBJECT 宏和元对象编译 器 moc。

1.元对象系统机制

Qt 的主要成就之一是使用了一种机制对 C++进行了扩展，并且使用这种机制创建了独 立的软件组件。这些组件可以绑定在一起，但任何一个组件对于它所要连接的组件的情况事 先都不了解。

这种机制称为元对象系统（meta-object system），它提供了关键的两项技术：信号－槽以及内省（introspection）。内省功能对于实现信号和槽是必需的，并且允许应用程 序的开发人员在运行时获得有关 QObject 子类的“元信息”（meta-information），包括 一个含有对象的类名以及它所支持的信号和槽的列表。这一机制也支持属性（广泛用于 Qt 设计师中）和文本翻译（用于国际化），并且它也为 QtScirpt 模块奠定了基础。

标准 C++没有对 Qt 的元对象系统所需要的动态元信息提供支持。 Qt 通过提供一个独立 的 moc 工具解决了这个问题，moc 解析 Q_OBJECT 类的定义并且通过 C++函数提供可供使用 的信息。由于 moc 使用纯 C++来实现它的所有功能，所以 Qt 的元对象系统可以在任意 C++ 编译器上工作。

这一机制是这样工作的：

(1) Q_OBJECT 宏声明了在每一个 QObject 子类中必须实现的一些内省函数，如 metaObject()、QMetaObject::className()、tr()、qt_metacall()，以及其它一些函数。

(2) Qt 的 moc 工具生成了用于由 Q_OBJECT 声明的所有函数和所有信号的实现。

(3) 像 connect()和 disconnect()这样的 QObject 的成员函数使用这些内省函数来完成 它们的工作。

由于所有这些工作都是由 qmake 和 QObject 类自动处理的，所以很少需要再去考虑这 些事情，如果想进一步了解的话，也可以阅读一下有关 QMetaObject 类的文档和由 moc 生 成的 C++源代码文件，可以从中看出这些实现工作是如何进行的。

2.元对象工具（moc）

Qt 的信号和槽机制是采用标准 C++ 来实现的。该实现使用 C++ 预处理器和 Qt 所包括 的 moc（元对象编译器）。元对象编译器读取应用程序的头文件，并生成必要的代码，以支 持信号和槽机制。

qmake 生成的 Makefiles 将自动调用 moc，所有需要使用 moc 的编译规则都会给自动 的包含到 Makefile 文件中 。开发人员无需直接使用 moc 编辑、甚至无需查看生成的代码。

除了处理信号和槽以外，moc 还支持 Qt 的翻译机制、属性系统及其扩展的运行时类型 信息。比如，Q_PROPERTY()宏定义类的属性信息，而 Q_ENUMS()宏则定义在一个类中的枚举 类型列表。 Q_FLAGS()宏定义在一个类中的 flag 枚举类型列表，Q_CLASSINFO()宏则允许 你在一个类的 meta 信息中插入 name/value 对。它还使 C++ 程序进行运行时自检成为可 能，并可在所有支持的平台上工作。

元对象编译器 moc（meta object compiler）对 C++文件中的类声明进行分析并产生用 于初始化元对象的 C++代码，元对象包含全部信号和槽的名字以及指向这些函数的指针。

moc 读 C++源文件，如果发现有 Q_OBJECT 宏声明的类，它就会生成另外一个 C++源文 件，这个新生成的文件中包含有该类的元对象代码。例如，假设我们有一个头文件 mysignal.h，在这个文件中包含有信号或槽的声明，那么在编译之前 moc 工具就会根据该 文件自动生成一个名为 mysignal.moc.h 的 C++源文件并将其提交给编译器；类似地，对应 于 mysignal.cpp 文件 moc 工具将自动生成一个名为 mysignal.moc.cpp 文件提交给编译 器。

3.需要注意的问题

元对象代码是 signal/slot 机制运行所必须的。用 moc 产生的 C++源文件必须与类实现 文件一起进行编译和连接，或者用 #include 语句将其包含到类的源文件中。moc 并不扩展 #include 或者#define 宏定义,它只是简单的跳过所遇到的任何预处理指令。