深入理解信号槽（三）

just_person 2013-04-25

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信号槽的实现实例—— Qt 和 Boost

Qt 的信号槽和 Boost.Signals 由于有着截然不同的设计目标，因此二者的实现、强度也十分不同。将二者混合在一起使用也不是不可能的，我们将在本系统的最后一部分来讨论这个问题。

使用信号槽

信号槽是伟大的工具，但是如何能更好的使用它们？相比于直接函数调用，有三点值得我们的注意。一个信号槽的调用：

或许会比直接函数调用耗费更多的时间/空间；
可能不能使用 inline；
对于代码阅读者来说可能并不友好。

使用信号槽进行解耦，我们获得的最大的好处是，连接两端的对象不需要知道对方的任何信息。Button 同动作的连接是一个很典型的案例。例如如下信息：

class Elevator
{
public:
    enum Direction  { DownDirection=-1, NoDirection=0, UpDirection=1 };
    enum State      { IdleState, LoadingState, MovingState };
    // ...
// signals:
    void floorChanged( int newFloor );
    void stateChanged( State newState );
    void directionChanged( Direction newDirection );
};

Elevator 类，也就是电梯，不需要知道有多少显示器正在监听它的信号，也不需要知道这些显示器的任何信息。每一层可能有一个屏幕和一组灯，用于显示电梯的当前位置和方向，另外一些远程操控的面板也会显示出同样的信息。电梯并不关心这些东西。当它穿过（或者停在）某一层的时候，它会发出一个 floorChanged(int) 信号。或许，交通信号灯是更合适的一个例子。

你也可以实现一个应用程序，其中每一个函数调用都是通过信号来触发的。这在技术上说是完全没有问题的，然而却是不大可行的，因为信号槽的使用无疑会丧失一部分代码可读性和系统性能。如何在这其中做出平衡，也是你需要考虑的很重要的一点。

Qt 方式

了解 Qt 信号槽最好的莫过于 Qt 的文档。不过，这里我们从一个小例子来了解信号槽的 Qt 方式的使用。

// Qt Signals and Slots

class Button : public QObject
{
    Q_OBJECT
Q_SIGNALS:
    void clicked();
};

class Page : public QObject
{
    Q_OBJECT
public Q_SLOTS:
    void reload();
};

// given pointers to an actual Button and Page:
connect(button, SIGNAL(clicked()), page, SLOT(reload()));

Boost.Signals 方式

了解 Boost.Signals 的最好方式同样是 Boost 的文档。这里，我们还是先从代码的角度了解一下它的使用。

// Boost.Signals

class Button
{
public:
    boost::signal< void() > clicked;
};

class Page
{
public:
    void reload();
};

// given pointers to an actual Button and Page:
button->clicked.connect( boost::bind(&Page::reload, page) );

对比

或许你已经注意到上面的例子中，无论是 Qt 的实现方式还是 Boost 的实现方式，除了必须的 Button 和 Page 两个类之外，都不需要额外的类。两种实现都解决了类爆炸的问题。下面让我们对照着来看一下我们前面的分析。现在我们有：

两个不同的术语以及各自的动作：信号和槽；
在一个地方（信号）可以连接零个或者多个回调函数（槽），同时也是多对多的；
焦点在于连接本身，而不是提供者或者消费者；
不需要手工为了一个连接创建新的类；
连接仍旧是类型安全的。

这五点是信号槽系统的核心，Qt 和 boost 都拥有这些特性。下面则是二者的不同之处：

Boost.Signals	Qt Signals 和 Slots
一个信号就是一个对象	信号是具有名字的成员函数的签名
发出信号类似于函数调用	发出信号类似于函数调用，Qt 提供了一个 emit 关键字来完成这个操作
信号可以是全局的、局部的或者是成员对象	信号只能是成员函数
任何能够访问到信号对象的代码都可以发出信号	只有信号的拥有者才能发出信号
槽是任何可被调用的函数或者函数对象	槽是经过特别设计的成员函数
可以有返回值，返回值可以在多个槽中使用	没有返回值
同步的	同步的或者队列的
非线程安全	线程安全，可以跨线程使用
当且仅当槽是可追踪的时候，槽被销毁时，连接自动断开	槽被销毁时，连接都会自动断开（因为所有槽都是可追踪的）
类型安全（编译器检查）	类型安全（运行期检查）
参数列表必须完全一致	槽可以忽略信号中多余的参数
信号、槽可以是模板	信号、槽不能是模板
C++ 直接实现	通过由 moc 生成的元对象实现（moc 以及元对象系统都是 C++ 直接实现的）
没有内省机制	可以通过内省发现
	可以通过元对象调用
	连接可以从资源文件中自动推断出