QT多线程下的信号与槽机制

article/2025/10/1 13:11:01

目录

1、QThread类

2、创建并启动线程

 3、多线程信号与槽

 4、信号与槽的调用线程？

5、调整信号与槽所在线程的依附关系

6、信号与槽的连接方式

        QT 中 QObject 作QT中类的最终父类，具有自定义信号与槽的能力，只要继承自这个类的类，也一样拥有自定义信号和槽的能力。QT 中定义信号与槽是十分有用的，QT 下多线程类QThread 是继承自 QObject，同样具有有自定义信号和槽的能力。

1、QThread类

        QThread类提供不依赖于平台的管理线程的方法。一个QThread类的对象管理一个线程，一 般从QThread继承一个自定义类，并重定义虚函数run()，在run()函数里实现线程需要完成的任务。

        将应用程序的线程称为主线程，额外创建的线程称为工作线程。一般在主线程里创建工作线程，并调用start()开始执行工作线程的任务。start()会在内部调用run()函数，进入工作线程的事件循环，在run()函数里调用exit()或quit()可以结束线程的事件循环，或在主线程里调用terminate() 强制结束线程。

        QThread类的主要接口函数、信号和槽函数见下表：

         QThread是QObject的子类，所以可以使用信号与槽机制。QThread自身定义了started()和finished()两个信号，started()信号在线程开始执行之前发射，也就是在run()函数被调用之前，finished()信号在线程就要结束时发射。

2、创建并启动线程

执行步骤：

        1）自定义类继承自QThread；

        2）实现run()函数；

        3）主函数中定义类对象并调用start()。

#include <QCoreApplication>
#include <QThread>
#include <QDebug>class ThreadTest: public QThread
{
public:ThreadTest() {}void run(){qDebug()<<objectName()<<" : run";sleep(2);qDebug()<<objectName()<<" : exit";}
};int main(int argc, char *argv[])
{QCoreApplication a(argc, argv);ThreadTest threada;threada.setObjectName(ThreadTest);threada.start();qDebug()<<"threada end";return a.exec();
}

结果：

 3、多线程信号与槽

        自定义信号与槽。MyClass类关联ThreadTest类信号函数，ThreadTest类实现线程创建，run()函数中发出信号，类内接收。

// myclass.h
#ifndef MYCLASS_H
#define MYCLASS_H#include <QObject>
#include <QDebug>class MyClass : public QObject
{Q_OBJECT
public:MyClass(){}public slots:void getstarted(){qDebug()<<objectName()<<" : getstarted();"}void getfinished(){qDebug()<<objectName()<" : getfinished()";}
};#endif // MYCLASS_H// threadtest.h
#ifndef THREADTEST_H
#define THREADTEST_H#include <QThread>
#include <QDebug>class ThreadTest: public QThread
{Q_OBJECT
public:ThreadTest(){connect(this, SIGNAL(counter(int)), this, SLOT(getCounter(int)));connect(this, SIGNAL(counter_reset()), this, SLOT(on_counter_reset()));}void run(){int m_counter = 0;for(int i=0; i<10; i++){if(0==i%5){m_counter = 0;emit counter_reset();}emit counter(m_counter);m_counter = m_counter + 1;msleep(200);}}signals:void counter(int n);void counter_reset();public slots:void getCounter(int n){qDebug()<< "getCounter : "<<n;}void on_counter_reset(){qDebug()<<" counter reset now !";}
};#endif // THREADTEST_H

main.cpp函数调用：

#include <QCoreApplication>
#include <QObject>
#include <QDebug>
#include <QThread>
#include myclass.h
#include threadtest.hint main(int argc, char *argv[])
{QCoreApplication a(argc, argv);ThreadTest threada;MyClass my;my.setObjectName(my);QObject::connect(&threada, SIGNAL(started()), &my, SLOT(getstarted()));QObject::connect(&threada, SIGNAL(finished()), &my, SLOT(getfinished()));threada.start();return a.exec();
}

运行结果：

 4、信号与槽的调用线程？

        一个应用程序进程中会有一个主线程，一个进程中可以有多个线程，线程拥有独立的栈空间，而栈空间专门用于函数调用（比如保存函数参数，局部变量等）。

        如果一个函数的函数体中没有访问临界资源的代码，那么这个函数可以被多个线程同时调用，不会产生任何副作用。因为线程调用函数的时候用的是自己的栈空间，既然线程的栈空间是独立的，那么谁调用函数就用谁的栈空间，互不干扰。

        所以问题来了，槽函数本质也是个函数，那么槽函数是谁调用的啊？是主线程还是定义槽函数的线程还是其他线程？

        一般来说，我们开启一个线程，那么这个线程应该会有自己的线程id。为了知道当前线程的id，QThread提供currentThreadId()方法返回当前的线程ID，函数声明如下：

static Qt::HANDLE currentThreadId() Q_DECL_NOTHROW Q_DECL_PURE_FUNCTION;

添加线程ID打印，测试：

// myclass.h
#ifndef MYCLASS_H
#define MYCLASS_H#include <QObject>
#include <QDebug>
#include <QThread>class MyClass : public QObject
{Q_OBJECT
public:MyClass(){}public slots:void getstarted(){qDebug()<<objectName()<<":"<<"getstarted() , tid :"<<QThread::currentThreadId();}void getfinished(){qDebug()<<objectName()<<":"<<"getfinished(), tid :"<<QThread::currentThreadId();}
};
#endif // MYCLASS_H// threadtest.h
#ifndef THREADTEST_H
#define THREADTEST_H#include <QThread>
#include <QDebug>class ThreadTest: public QThread
{Q_OBJECT
public:ThreadTest(){connect(this, SIGNAL(counter(int)), this, SLOT(getCounter(int)));connect(this, SIGNAL(counter_reset()), this, SLOT(on_counter_reset()));}void run(){qDebug()<<"ThreadTest tid "<<currentThreadId();int m_counter = 0;for(int i=0; i<10; i++){if(0==i%5){m_counter = 0;emit counter_reset();}emit counter(m_counter);m_counter = m_counter + 1;msleep(200);}}signals:void counter(int n);void counter_reset();public slots:void getCounter(int n){qDebug()<< " tid:"<<currentThreadId()<< ", getCounter : " <<n;}void on_counter_reset(){qDebug()<<" tid:"<<currentThreadId()<< "counter reset now !";}
};#endif // THREADTEST_H

main.cpp函数调用：

#include <QCoreApplication>
#include <QObject>
#include <QDebug>
#include <QThread>
#include myclass.h
#include threadtest.hint main(int argc, char *argv[])
{QCoreApplication a(argc, argv);qDebug()<<"main tid:"<< QThread::currentThreadId();ThreadTest threada;MyClass my;my.setObjectName(my);QObject::connect(&threada,SIGNAL(started()),&my,SLOT(getstarted()));QObject::connect(&threada,SIGNAL(finished()),&my,SLOT(getfinished()));threada.start(); //开启线程执行函数qDebug()<<"main end";return a.exec();
}

运行结果：

         从运行结果看，我们的槽函数好像并不是在我们开启的线程中调用的呢，而是在主线程中。槽函数在线程类中写的，却跑到主线程中调用了，这也太奇怪了？？？

        问题：槽函数执行时的所在线程和信号发送操作的所在线程并不是同一个，前者位于main线程中，后者位于子线程中。下面解决。

5、调整信号与槽所在线程的依附关系

        上面测试表明，即使槽函数是定义在线程类中，调用函数的却不一定是这个线程。当然这不是我们希望的，有什么办法让调用槽函数的线程是本线程吗？

在QT中我们应该要知道几个问题：

        1）对象依附于哪个线程；

        2）对象的依附性与槽函数执行的关系；

        3）对象的依附性是否可以改变，如何改变。

        默认情况下，对象依附于自身被创建的线程。从代码中发现，是主线程创建了ThreadTest threada; 和 MyClass my;这两个对象，那么这两个对象就依附于主线程了。

        默认情况下，槽函数在对象所依附的线程中执行。所以就出现了上面情况。

对象的依附性确实可以改变，从源码中我们可以找到这样一个函数：

//在 QObject 中 
void moveToThread(QThread *thread); // 该方法定义在了 QObject 中，通过这个方法可以改变对象的依附性。

测试代码（最终版）：

在main函数中添加：

int main(int argc, char *argv[])
{QCoreApplication a(argc, argv);qDebug()<<main tid:<< QThread::currentThreadId();ThreadTest threada;MyClass my;my.setObjectName(my);QObject::connect(&threada,SIGNAL(started()),&my,SLOT(getstarted()));QObject::connect(&threada,SIGNAL(finished()),&my,SLOT(getfinished()));// 改变对象依附threada.moveToThread(&threada);my.moveToThread(&threada);threada.start();qDebug()<<main end;return a.exec();
}

结果：

         我们发送信号后，信号进入了事件队列里啦。但是只是进入到事件队列却不去处理的话并没什么用，这就好比顾客点了菜，却没有人告诉厨师要做什么菜。调用exec()；开启事件循环后就可以处理消息队列的消息了。

        信号与槽需要事件循环来支持，因为Qt4.4之后run()默认调用 QThread::exec() ，开启了事件循环，所以我们不主动在子线程中调用 exec()也能正常使用信号与槽。在4.4之前（包括4.4）我们需要自己手动开启事件循环，也就是调用QThread::exec() ，这样才能正常使用信号与槽。

为什么要改变对象的依附性？改变依附性有什么意义吗？

        前面说到多线程的时候强调过，只要用到了多线程，就可能产生临界资源竞争的情况。如果信号的发送和对应槽函数的执行在不同线程时，可能产生临界资源的竞争。

6、信号与槽的连接方式

信号与槽的连接函数的原型为：

bool QObject::connect (const QObject * sender, const char * signal, const QObject * receiver,const char * method,Qt::ConnectionType type = Qt::AutoConnection)

  其中第5个参数决定信号与槽的连接方式，用于决定槽函数被调用时的相关行为。

Qt::AutoConnection 默认连接 
Qt::DirectConnection 槽函数立即调用 
Qt::BlockingQueuedConnection 同步调用 
Qt::QueuedConnection 异步调用 
Qt::UniqueConnection 单一连接

1) Qt::DirectConnection(立即调用)

  直接在发送信号的线程中调用槽函数(发送信号和槽函数位于同一线程)，等价于槽函数的实时调用。

2) Qt::QueuedConnection(异步调用)

  信号发送至目标线程的事件队列(发送信号和槽函数位于不同线程)，交由目标线程处理，当前线程继续向下执行。

3) Qt::BlockingQueuedConnection(同步调用)

  信号发送至目标线程的事件队列，由牧宝想线程处理。当前线程阻塞等待槽函数的返回，之后向下执行。

4) Qt::AutoConnection(默认连接)

  当发送信号线程=槽函数线程时，效果等价于Qt::DirectConnection；

  当发送信号线程!=槽函数线程时，效果等价于Qt::QueuedConnection。

  Qt::AutoConnection是connect()函数第5个参数的默认值，也是实际开发中字常用的连接方式。

5) Qt::UniqueConnection(单一连接)

  功能和AutoConnection相同，同样能自动确定连接类型，但是加了限制：同一个信号和同一个槽函数之间只能有一个连接。

补充阅读：

Qt多线程中的信号与槽_echo_bright_的博客-CSDN博客_qt多线程信号与槽

QT中的多线程编程：

QT中的多线程编程_洋葱汪的博客-CSDN博客


http://chatgpt.dhexx.cn/article/0OBBsky5.shtml

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