Qt源碼解析之QObject

省去大部分virtual和public方法后,Qobject主要剩下以下成員:

//qobject.h
class Q_CORE_EXPORT Qobject{Q_OBJECTQ_PROPERTY(QString objectName READ objectName WRITE setObjectName NOTIFY objectNameChanged)Q_DECLARE_PRIVATE(QObject)
public:Q_INVOKABLE explicit QObject(QObject *parent=nullptr);virtual ~QObject();//...
protected:QObject(QObjectPrivate &dd, QObject *parent = nullptr);//...
protected:QScopedPointer<QObjectData> d_ptr;static const QMetaObject staticQtMetaObject;//...
private:Q_DISABLE_COPY(QObject)//...
}

一、Q_OBJECT

#define Q_OBJECT \
public: \QT_WARNING_PUSH \Q_OBJECT_NO_OVERRIDE_WARNING \static const QMetaObject staticMetaObject; \virtual const QMetaObject *metaObject() const; \virtual void *qt_metacast(const char *); \virtual int qt_metacall(QMetaObject::Call, int, void **); \QT_TR_FUNCTIONS \
private: \Q_OBJECT_NO_ATTRIBUTES_WARNING \Q_DECL_HIDDEN_STATIC_METACALL static void qt_static_metacall(QObject *, QMetaObject::Call, int, void **); \QT_WARNING_POP \struct QPrivateSignal {}; \QT_ANNOTATE_CLASS(qt_qobject, "")1、宏 QT_WARNING_PUSH 和 QT_WARNING_POP用于保存和恢復編譯器的警告狀態,以便在宏定義內部做一些修改或設置,而不影響用戶定義的警告狀態。
2、Q_OBJECT_NO_OVERRIDE_WARNING和Q_OBJECT_NO_ATTRIBUTES_WARNING這兩個宏用于控制是否發出關于未覆蓋(override)的警告或者關于某些屬性的警告。
3、QT_TR_FUNCTIONS這個宏用于啟用Qt的國際化(internationalization)功能,使得文本可以被翻譯為不同的語言。
4、Q_DECL_HIDDEN_STATIC_METACALL在qobjectdefs.h有定義:
# define Q_DECL_HIDDEN_STATIC_METACALL Q_DECL_HIDDEN
使用 Q_DECL_HIDDEN 可以將類或函數標記為在外部接口中隱藏的,從而使它們對庫的用戶不可見。這對于避免一些鏈接時的符號沖突和提高庫的封裝性很有幫助。這個宏可能會被翻譯成 __attribute__((visibility("hidden")))。也就是說qt_static_metacall這個函數沒用到,我們忽略。

去除和編譯器相關的宏,Q_OBJECT剩下的關鍵部分:

//qobjectdefs.h
#define Q_OBJECT \
public: \static const QMetaObject staticMetaObject; \virtual const QMetaObject *metaObject() const; \virtual void *qt_metacast(const char *); \virtual int qt_metacall(QMetaObject::Call, int, void **); \
private: \Q_DECL_HIDDEN_STATIC_METACALL static void qt_static_metacall(QObject *, QMetaObject::Call, int, void **); Q_OBJECT宏聲明了1個QMetaObject變量和3個QMetaObject相關的虛函數。QMetaObject類非常重要,和元對象系統相關。

二、Q_PROPERTY

//qobjectdefs.h
#define Q_PROPERTY(...) QT_ANNOTATE_CLASS(qt_property, __VA_ARGS__)
#define QT_ANNOTATE_CLASS(type, ...)在 qobjectdefs.h 中我們并沒有看到 Q_PROPERTY 的準確定義。很多Qt的宏和特殊功能是通過moc生成的代碼而不是在頭文件中顯式定義的。C++編譯器能夠識別 Q_PROPERTY 宏,是因為moc編譯時生成了相應的代碼。
使用Q_PROPERTY后,相當于把屬性納入了元對象系統,而且給出了一段Q_PROPERTY更細致的聲明:
Q_PROPERTY(type name(READ getFunction [WRITE setFunction] |MEMBER memberName [(READ getFunction | WRITE setFunction)])[RESET resetFunction][NOTIFY notifySignal][REVISION int | REVISION(int[, int])][DESIGNABLE bool][SCRIPTABLE bool][STORED bool][USER bool][BINDABLE bindableProperty][CONSTANT][FINAL][REQUIRED])

三、Q_DECLARE_PRIVATE

//qglobal.h
#define Q_DECLARE_PRIVATE(Class) \inline Class##Private* d_func() \{ Q_CAST_IGNORE_ALIGN(return reinterpret_cast<Class##Private *>(qGetPtrHelper(d_ptr));) } \inline const Class##Private* d_func() const \{ Q_CAST_IGNORE_ALIGN(return reinterpret_cast<const Class##Private *>(qGetPtrHelper(d_ptr));) } \friend class Class##Private;加入參數并翻譯過后:
inline QObjectPrivate* d_func()
{ Q_CAST_IGNORE_ALIGN(return reinterpret_cast<QObjectPrivate *>(qGetPtrHelper(d_ptr));) }
inline const QObjectPrivate* d_func() const
{ Q_CAST_IGNORE_ALIGN(return reinterpret_cast<const QObjectPrivate *>(qGetPtrHelper(d_ptr));) }
friend class QObjectPrivate;qGetPtrHelper()方法的定義:
//qglobal.h
template <typename T> static inline T *qGetPtrHelper(T *ptr) { return ptr; }
template <typename Wrapper> static inline typename Wrapper::pointer qGetPtrHelper(const Wrapper &p) { return p.data(); }qGetPtrHelper是一個模板函數,其目的是為了獲取指針或類似指針的數據。
Q_CAST_IGNORE_ALIGN用于禁用GCC編譯器的 -Wcast-align 警告。Q_DECLARE_PRIVATE宏定義了2個函數和1個友元類。2個d_func只是簽名不同,傳入參數d_ptr,都返回一個QObjectPrivate*類型的指針,而且友元類的名稱也是QObjectPrivate。

四、QObjectData和QObjectPrivate

關于變量QScopedPointer<QObjectData> d_ptr:QScopedPointer類是用于存儲指向動態分配對象的指針,并在其銷毀時刪除它,確保指向的對象在當前作用域消失時將被刪除。
所以QScopedPointer<QObjectData>是一個QObjectData的指針。QObjectData定義:
//qobject.h
class Q_CORE_EXPORT QObjectData {//防止對象拷貝Q_DISABLE_COPY(QObjectData)
public:QObjectData() = default;virtual ~QObjectData() = 0;QObject *q_ptr;QObject *parent;QObjectList children;uint isWidget : 1;uint blockSig : 1;uint wasDeleted : 1;uint isDeletingChildren : 1;uint sendChildEvents : 1;uint receiveChildEvents : 1;uint isWindow : 1; //for QWindowuint deleteLaterCalled : 1;uint unused : 24;int postedEvents;QDynamicMetaObjectData *metaObject;QMetaObject *dynamicMetaObject() const;
#ifdef QT_DEBUGenum { CheckForParentChildLoopsWarnDepth = 4096 };
#endif
};上面說到d_func函數傳入參數d_ptr,返回的QObjectPrivate*類型的指針,而d_ptr是QObjectData,那也就是說QObjectPrivate是QObjectData的子類。我們且看QObjectPrivate的定義:
//qobject_p.h
class Q_CORE_EXPORT QObjectPrivate : public QObjectData
{Q_DECLARE_PUBLIC(QObject)
public:struct ExtraData{//...};//和信號&槽相關struct ConnectionOrSignalVector{//...};//和信號&槽相關struct Connection : public ConnectionOrSignalVector{//...};//和信號&槽相關struct Sender{//...};//和信號&槽相關struct ConnectionData{//...};QObjectPrivate(int version = QObjectPrivateVersion);virtual ~QObjectPrivate();
public:ExtraData *extraData;QAtomicPointer<QThreadData> threadData;using ConnectionDataPointer = QExplicitlySharedDataPointer<ConnectionData>;QAtomicPointer<ConnectionData> connections;union {QObject *currentChildBeingDeleted;QAbstractDeclarativeData *declarativeData;};QAtomicPointer<QtSharedPointer::ExternalRefCountData> sharedRefcount;  
}Q_DECLARE_PUBLIC(QObject)定義:
//qglobal.h
#define Q_DECLARE_PUBLIC(Class)                                    \inline Class* q_func() { return static_cast<Class *>(q_ptr); } \inline const Class* q_func() const { return static_cast<const Class *>(q_ptr); } \friend class Class;翻譯過后:
inline QObject* q_func() { return static_cast<QObject *>(q_ptr); } 
inline const QObject* q_func() const { return static_cast<const QObject *>(q_ptr); } \
friend class QObject;
這個宏實際上定義了2個簽名不一樣的函數q_func(),返回q_ptr指針,聲明了QObject是友元類。QObjectPrivate的構造器定義如下:
//qobject.cpp
QObjectPrivate::QObjectPrivate(int version): threadData(nullptr), currentChildBeingDeleted(nullptr)
{checkForIncompatibleLibraryVersion(version);// QObjectData initializationq_ptr = nullptr;parent = nullptr;                           // no parent yet. It is set by setParent()isWidget = false;                           // assume not a widget objectblockSig = false;                           // not blocking signalswasDeleted = false;                         // double-delete catcherisDeletingChildren = false;                 // set by deleteChildren()sendChildEvents = true;                     // if we should send ChildAdded and ChildRemoved events to parentreceiveChildEvents = true;postedEvents = 0;extraData = nullptr;metaObject = nullptr;isWindow = false;deleteLaterCalled = false;
}
基本上是對繼承下來的變量和自身變量進行初始化。

五、QObject()

當實例化一個繼承自QObject的對象時,首先會調用QObject的構造器,構造器開始構造對象模型的世界,我們且看QObject構造函數QObject()的定義:
//qobject.cpp
QObject::QObject(QObject *parent): QObject(*new QObjectPrivate, parent)
{
}//qobject.cpp
QObject::QObject(QObjectPrivate &dd, QObject *parent): d_ptr(&dd)
{Q_ASSERT_X(this != parent, Q_FUNC_INFO, "Cannot parent a QObject to itself");Q_D(QObject);d_ptr->q_ptr = this;auto threadData = (parent && !parent->thread()) ? parent->d_func()->threadData.loadRelaxed() : QThreadData::current();threadData->ref();d->threadData.storeRelaxed(
threadData);if (parent) {QT_TRY {if (!check_parent_thread(parent, parent ? parent->d_func()->threadData.loadRelaxed() : nullptr, 
threadData))parent = nullptr;if (d->isWidget) {if (parent) {d->parent = parent;d->parent->d_func()->children.append(
this);}// no events sent here, this is done at the end of the QWidget constructor} else {setParent(parent);}} QT_CATCH(...) {threadData->deref();QT_RETHROW;}}
#if QT_VERSION < 0x60000qt_addObject(this);
#endifif (Q_UNLIKELY(qtHookData[QHooks::AddQObject]))reinterpret_cast<QHooks::AddQObjectCallback>(qtHookData[QHooks::AddQObject])(this);Q_TRACE(QObject_ctor, this);
}public的構造函數實際上是調用了protected的構造函數。
默認新建了一個QObjectPrivate并作為構造函數參數傳入,賦值給了d_ptr。變量QScopedPointer<QObjectData> d_ptr在構造函數里實際被賦值為其新建的子實例QObjectPrivate。Q_D(QObject)定義:
//qglobal.h
#define Q_D(Class) Class##Private * const d = d_func()
調用d_func()得到QObjectPrivate* 并賦值給d,此時d和d_ptr都指向前面實例化的QObjectPrivate。d_ptr->q_ptr = this;
將QObjectPrivate->q_ptr設置為自身。//qobject.cpp
auto threadData = (parent && !parent->thread()) ? parent->d_func()->threadData.loadRelaxed() : QThreadData::current();
threadData->ref();
d->threadData.storeRelaxed(
threadData);
檢查 parent 是否非空且它所屬的線程是否為空,如果都不空的話,獲取parent的線程數據;否則獲取當前的線程數據。將線程數據存儲到對象內部的數據結構中。//qobject.cpp
if (!check_parent_thread(parent, parent ? parent->d_func()->threadData.loadRelaxed() : nullptr, threadData))parent = nullptr;
檢查parent和當前對象是否在相同的線程中,如果不在相同線程中,將 parent 設置為 nullptr。//qobject.cpp
if (d->isWidget) {if (parent) {d->parent = parent;d->parent->d_func()->children.append(this);}
}else{//...
}
如果對象是一個QWidget,parent不空,則建立起對象和parent的聯系,對象的父對象就是parent,parent的children添加該對象。//qobject.cpp
if (d->isWidget) {//...
} else {setParent(parent);
}
如果對象不是QWidget,通過setParent(parent)設置父對象。setParent()的定義:
//qobject.cpp
void QObject::setParent(QObject *parent)
{Q_D(QObject);Q_ASSERT(!d->isWidget);d->setParent_helper(parent);
}
繼續調用d->setParent_helper(parent)。setParent_helper()的定義:
void QObjectPrivate::setParent_helper(QObject *o)
{Q_Q(QObject);Q_ASSERT_X(q != o, Q_FUNC_INFO, "Cannot parent a QObject to itself");
#ifdef QT_DEBUGconst auto checkForParentChildLoops = qScopeGuard(
[&](){int depth = 0;auto p = parent;while (p) {if (++depth == CheckForParentChildLoopsWarnDepth) {qWarning(
"QObject %p (class: '%s', object name: '%s') may have a loop in its parent-child chain; ""this is undefined behavior",q, q->metaObject()->className(), qPrintable(q->objectName()));}p = p->parent();}});
#endifif (o == parent)return;if (parent) {QObjectPrivate *parentD = parent->d_func();if (parentD->isDeletingChildren && wasDeleted&& parentD->currentChildBeingDeleted == q) {// don't do anything since QObjectPrivate::deleteChildren() already// cleared our entry in parentD->children.} else {const int index = parentD->children.indexOf(q);if (index < 0) {// we're probably recursing into setParent() from a ChildRemoved event, don't do anything} else if (parentD->isDeletingChildren) {parentD->children[index] = 0;} else {parentD->children.removeAt(index);if (sendChildEvents && parentD->receiveChildEvents) {QChildEvent e(QEvent::ChildRemoved, q);QCoreApplication::sendEvent(parent, &e);}}}}parent = o;if (parent) {// object hierarchies are constrained to a single threadif (threadData != parent->d_func()->threadData) {qWarning(
"QObject::setParent: Cannot set parent, new parent is in a different thread");parent = nullptr;return;}parent->d_func()->children.append(q);if(sendChildEvents && parent->d_func()->receiveChildEvents) {if (!isWidget) {QChildEvent e(QEvent::ChildAdded, q);QCoreApplication::sendEvent(parent, &e);}}}if (!wasDeleted && !isDeletingChildren && declarativeData && QAbstractDeclarativeData::parentChanged)QAbstractDeclarativeData::parentChanged(declarativeData, q, o);
}Q_Q(QObject)的定義:
//qglobal.h
#define Q_Q(Class) Class * const q = q_func()
通過q_func()獲取QObjectPrivate的q_ptr,在上面我們知道q_ptr指向了QObject,所以q和q_ptr都指向QObject。#ifdef QT_DEBUGconst auto checkForParentChildLoops = qScopeGuard(
[&](){int depth = 0;auto p = parent;while (p) {if (++depth == CheckForParentChildLoopsWarnDepth) {qWarning(
"QObject %p (class: '%s', object name: '%s') may have a loop in its parent-child chain; ""this is undefined behavior",q, q->metaObject()->className(), qPrintable(q->objectName()));}p = p->parent();}});
#endif
這一段通過warning可以推斷出是在檢測父子關系鏈中是否存在循環,如果循環鏈深度超過閾值,則警告。if (o == parent)return;
如果已經設置過parent且沒變,直接返回。//如果已經有parent
if (parent) {//獲取父對象的QObjectPrivateQObjectPrivate *parentD = parent->d_func();//檢查父對象是否正在刪除其子對象,當前對象是否已經被刪除,前對象是否是父對象正在刪除的子對象。//如果這些條件都成立,就跳過后續的處理,因為在刪除子對象的過程中已經做了清理工作。if (parentD->isDeletingChildren && wasDeleted&& parentD->currentChildBeingDeleted == q) {// don't do anything since QObjectPrivate::deleteChildren() already// cleared our entry in parentD->children.} else {//獲取當前對象在其父對象的子對象列表中的索引const int index = parentD->children.indexOf(q);//如果索引為負數,可能表示正在從 ChildRemoved 事件中遞歸到 setParent(),這時不執行任何操作。if (index < 0) {// we're probably recursing into setParent() from a ChildRemoved event, don't do anything} else if (parentD->isDeletingChildren) {//如果父對象正在刪除其子對象,將相應的子對象指針更新為0。parentD->children[index] = 0;} else {//否則,從父對象的子對象列表中移除當前對象parentD->children.removeAt(index);//發送一個 ChildRemoved 事件給父對象。if (sendChildEvents && parentD->receiveChildEvents) {QChildEvent e(QEvent::ChildRemoved, q);QCoreApplication::sendEvent(parent, &e);}}}
}
上面這一段是在已有perent的情況下,斷開parent和當前對象的聯系,并確保在移除子對象時做了適當的清理和事件通知。實際上是為下面刷新parent做準備。parent = o;//更新parent//parent賦值后
if (parent) {// object hierarchies are constrained to a single thread// 對象層次結構受限于單個線程// 比較當前對象的線程數據和父對象的線程數據,如果它們不一致if (threadData != parent->d_func()->threadData) {qWarning("QObject::setParent: Cannot set parent, new parent is in a different thread");//父對象置空parent = nullptr;//直接返回return;}//將當前對象添加到父對象的子對象列表中。parent->d_func()->children.append(q);if(sendChildEvents && parent->d_func()->receiveChildEvents) {if (!isWidget) {//將這個事件發送給父對象QChildEvent e(QEvent::ChildAdded, q);QCoreApplication::sendEvent(parent, &e);}}
}
上面這一段是在設置對象的父對象后進行一些檢查,確保父對象線程數據和該對象的一致,否則將parent設為nullptr,隨后發送相應的ChildAdded事件給parent。
setParent_helper函數主要做了兩件事:
1)確保舊parent安全撤離。
2)確保新parent正確設置。簡單概括一下構造函數QObject()的內容:
1)新建QObjectPrivate并賦值給d_ptr。
2)賦值d_ptr->q_ptr為對象本身。
3)初始化threadData。
4)檢查當前對象和parent是否在同一線程.
5)為當前對象和parent設置關聯.

六、Q_DISABLE_COPY()

//qglobal.h
#define Q_DISABLE_COPY(Class) \Class(const Class &) = delete;\Class &operator=(const Class &) = delete;這里刪除了拷貝構造函數和拷貝賦值操作符,確保QObject不能被拷貝構造或賦值。

覺得有幫助的話,打賞一下唄。。

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