信号槽机制原理（信号槽到底能不能有返回值）
Qt信号槽到底可不可以有返回值呢？问了下身边的同事，有的人说可以，有的人说不可以。 在实际项目中，确实没看到过有人使用带返回值的信号槽，可以说存在感很低。平时大家工作也比较忙，所以也没有时间去较真信号槽到底能不能有返回值。今天就一起带大家较真一下，看一看信号槽能否有返回值。如果可以有返回值，那么又有哪些限制导致大家都不用它呢？
提示：本文代码略多，但是都很简单，请耐心阅读。
上代码新建一个Qt Widgets Application，在Qt为我们生成的主窗口.h文件中，添加信号槽的声明，分别是
- 信号QString sigCurrentTime()，用于获取当前时间的信号
- 槽QString slotCurrentTime()，用于获取当前时间的槽
完整代码如下：
#ifndef MAINWINDOW_H
#define MAINWINDOW_H
#include <QMainWindow>
namespace Ui { class MainWindow; }
class MainWindow : public QMainWindow
{
Q_OBJECT
public:
MainWindow(QWidget *parent = nullptr);
~MainWindow();
SIGNALs:
// 用于获取当前时间的信号
QString sigCurrentTime();
private slots:
// 用于获取当前时间的槽
QString slotCurrentTime();
private:
Ui::MainWindow *ui;
};
#endif // MAINWINDOW_H
在.cpp文件中，建立信号槽连接，实现槽函数，发送信号并打印返回值。完整代码如下：
#include "mainwindow.h"
#include "ui_mainwindow.h"
#include <QDateTime>
#include <QDebug>
MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)
: QMainWindow(parent)
, ui(new Ui::MainWindow)
{
ui->setupUi(this);
connect(this, SIGNAL(sigCurrentTime()), this, SLOT(slotCurrentTime()));
qDebug() << "Current Time:" << sigCurrentTime();
}
MainWindow::~MainWindow()
{
delete ui;
}
QString MainWindow::slotCurrentTime()
{
return QDateTime::currentDateTime().toString("yyyyMMdd hh:mm:ss");
}
代码很简单，运行结果如下：
运行结果1
答案很明确：「信号槽可以有返回值。」 即槽的返回值会传递给信号，作为信号的返回值返回。 得出上述结论只是第一步。
下面开始我们的第二问： 是否所有情况下，信号槽返回值都可以正常工作呢？
不同机制下的运行情况在确保信号槽正常连接，并能够成功发送接收的前提下，影响信号槽工作的因素就只有在connect信号槽时指定的、信号槽的连接方式。 我们知道信号槽的连接方式有以下几种：
- AutoConnection,
- DirectConnection,
- QueuedConnection,
- BlockingQueuedConnection,
- UniqueConnection
严格来说，最后一个UniqueConnection是用来保证信号槽一对一连接的，从实现机制上并不算是一种连接方式。所以我们依次测试前四种连接方式，得到了不同的结果。
- AutoConnection
默认连接方式，输出和前面的输出相同。
运行结果-AutoConnection
- DirectConnection
即代码改成：
connect(this, SIGNAL(sigCurrentTime()), this, SLOT(slotCurrentTime()), Qt::DirectConnection);
此种为直接连接方式，相当于函数调用，输出结果为
运行结果-DirectConnection
可以看到，返回值可以正常返回。
- QueuedConnection
即代码改成：
connect(this, SIGNAL(sigCurrentTime()), this, SLOT(slotCurrentTime()), Qt::QueuedConnection);
此种为异步消息方式连接，用于将消息发向具有消息循环的线程，以消息的方式传递信号，信号槽既可以在同一个线程，也可以在不同的线程。这里在主线程进行了测试，输出结果为
运行结果-QueuedConnection
线程间信号槽返回值测试结果相同。可以看到异步消息方式，信号槽返回值无法工作。
- BlockingQueuedConnection
此种方式用于多线程环境下，一个线程向另外一个线程发送信号，并阻塞等待槽执行完成。 下面是多线程的测试代码，添加了一个新的QObject子类：ObjectInSubThread，用于在子线程中运行。代码如下（想要直接看结果的同学可直接跳过）：
ObjectInSubThread.h头文件
#ifndef OBJECTINSUBTHREAD_H
#define OBJECTINSUBTHREAD_H
#include <QObject>
class ObjectInSubThread : public QObject
{
Q_OBJECT
public:
explicit ObjectInSubThread(QObject *parent = nullptr);
private slots:
// 用于获取当前时间的槽
QString slotCurrentTime();
};
#endif // OBJECTINSUBTHREAD_H
ObjectInSubThread.cpp实现文件
#include "ObjectInSubThread.h"
#include <QDateTime>
ObjectInSubThread::ObjectInSubThread(QObject *parent) : QObject(parent)
{
}
QString ObjectInSubThread::slotCurrentTime()
{
return QDateTime::currentDateTime().toString("yyyyMMdd hh:mm:ss");
}
同时修改mainwindow类的代码：
mainwindow.h
#ifndef MAINWINDOW_H
#define MAINWINDOW_H
#include <QMainWindow>
#include "ObjectInSubThread.h"
#include <QThread>
namespace Ui { class MainWindow; }
class MainWindow : public QMainWindow
{
Q_OBJECT
public:
MainWindow(QWidget *parent = nullptr);
~MainWindow();
signals:
// 用于获取当前时间的信号
QString sigCurrentTime();
private:
Ui::MainWindow *ui;
ObjectInSubThread *m_obj_in_subthread; /* 子线程中的对象 */
QThread m_sub_thread; /* 子线程 */
};
#endif // MAINWINDOW_H
mainwindow.cpp
#include "mainwindow.h"
#include "ui_mainwindow.h"
#include <QDateTime>
#include <QDebug>
MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)
: QMainWindow(parent)
, ui(new Ui::MainWindow)
, m_obj_in_subthread(0)
{
ui->setupUi(this);
// 创建子线程对象
m_obj_in_subthread = new ObjectInSubThread;
// 移动到子线程中
m_obj_in_subthread->moveToThread(&m_sub_thread);
// 启动子线程消息循环
m_sub_thread.start();
// 建立信号槽连接
connect(this, SIGNAL(sigCurrentTime()), m_obj_in_subthread, SLOT(slotCurrentTime()), Qt::BlockingQueuedConnection);
qDebug() << "Current Time:" << sigCurrentTime();
}
MainWindow::~MainWindow()
{
delete ui;
m_sub_thread.quit();
m_sub_thread.wait();
if (m_obj_in_subthread) delete m_obj_in_subthread;
}
输出结果：
运行结果-BlockingQueuedConnection
表明信号槽返回值功能可以正常工作。
「综上所述：」
❝
从不同的信号槽连接机制的角度看，不管是在多线程还是单线程，只要是异步非阻塞方式连接的信号槽，都无法获取返回值；只要是同步阻塞方式连接的信号槽，都可以获取返回值。 原理上也比较容易理解。非阻塞方式连接的信号槽，信号返回时，槽还没有返回，如何将返回值传递回去呢，逻辑上是行不通的。只有在同步阻塞的情况下，由响应槽先返回，将返回值传递给信号以后，信号再返回，这样便实现了信号槽的返回值功能。
❞
不同使用方式下的运行情况上面讲解了不同连接机制下的运行情况。在实际使用时，也有一些情况需要考虑。 比如，一个带返回值的信号，连接到多个带相同类型返回值的槽，最后的返回值是什么？ 新建Qt Widgets Application测试，下面是测试代码：
mainwindow.h文件
#ifndef MAINWINDOW_H
#define MAINWINDOW_H
#include <QMainWindow>
namespace Ui { class MainWindow; }
class MainWindow : public QMainWindow
{
Q_OBJECT
public:
MainWindow(QWidget *parent = nullptr);
~MainWindow();
signals:
// 用于获取当前时间的信号
QString sigCurrentTime();
private slots:
// 用于获取当前时间的槽
QString slotCurrentTime1();
// 用于获取当前时间的槽
QString slotCurrentTime2();
private:
Ui::MainWindow *ui;
};
#endif // MAINWINDOW_H
mainwindow.cpp文件
#include "mainwindow.h"
#include "ui_mainwindow.h"
#include <QDateTime>
#include <QDebug>
MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)
: QMainWindow(parent)
, ui(new Ui::MainWindow)
{
ui->setupUi(this);
// sigCurrentTime分别连接到槽slotCurrentTime1()和槽slotCurrentTime2()
connect(this, SIGNAL(sigCurrentTime()), this, SLOT(slotCurrentTime1()));
connect(this, SIGNAL(sigCurrentTime()), this, SLOT(slotCurrentTime2()));
qDebug() << "Current Time:" << sigCurrentTime();
}
MainWindow::~MainWindow()
{
delete ui;
}
QString MainWindow::slotCurrentTime1()
{
return QDateTime::currentDateTime().toString("yyyyMMdd hh:mm:ss") " slotCurrentTime1";
}
QString MainWindow::slotCurrentTime2()
{
return QDateTime::currentDateTime().toString("yyyyMMdd hh:mm:ss") " slotCurrentTime2";
}
如上所示，信号sigCurrentTime分别连接到了槽slotCurrentTime1()和槽slotCurrentTime2()。 输出结果为：
运行结果-一信号对多槽连接
可见，最后输出结果只有一个，另外一个结果丢失或被覆盖，这是符合逻辑的，因为返回值只能有一个，最后的结果会覆盖前面的结果。
结语本文从实现机制角度、应用场景角度对信号槽返回值功能进行了实验和分析，基本涵盖了工作中的各种使用情形，弄清楚了在不同的情况下，信号槽返回值功能的表现情况。一句话总结就是：
❝
只有同步阻塞连接时才能使用信号槽返回值，且不管有几个槽只能有一个返回值。
❞
正是因为信号槽返回值限制太多，所以才几乎没有人使用。但是我们的研究没有白费，通过研究的过程也加深了我们对信号槽机制的理解。
关于信号槽，有太多话题可以聊，后面会推出更多相关文章，敬请关注！
本文首发于微信公众号“Qt未来工程师”。
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