Qt跨线程发送信号与元数据

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Qt的signals/slots是可以用在线程间的。由于事件循环(event loop)是在主线程完成的，所以在非主线程发送一个信号时，对应的槽函数将会由主线程执行。

熟悉多线程的读者应该都感受到这里会有一个微妙的问题。如果signals/slots的函数参数是一个自己定义的类型。比如自己定义了一个Student类，信号函数为sendStudent(const Student &stu); 对应的槽函数为：getStudent(const Student &stu); 如果在非主线程使用emit发射信号的时候，Student参数是一个临时变量的话(即可能马上被析构掉)，那么主线程在执行这个槽函数的时候这个临时变量可能被析构了。这就相当于使用了野指针。

Qt的作者肯定也想到了这一点。

我们回过头来深入了解connect函数，因为是它把信号和槽连起来的。在connect函数中，我们一般都只使用4个参数。实际上它是有5个参数的，只是使用了默认参数而已。第5个参数是一个枚举类型Qt::ConnectionType，有下面5种：

Qt::AutoConnection: 如果发射信号的线程和执行槽函数的线程是在同一个线程，此时等同于Qt::DirectConnection。如果不在同一个线程，就等同于Qt::QueuedConnection。这个是connect函数的默认参数
Qt::DirectConnection: 发射信号和执行槽是由同一个线程完成。此时槽函数马上被执行。执行完毕后才执行”emit 信号”后面的代码。即”emit 信号”是阻塞的
Qt::QueuedConnection: 发射信号的线程和执行槽函数的线程不是在同一个线程。此时发射信号的线程不阻塞，马上返回。当执行槽函数的线程被CPU调度时，就会执行槽函数
Qt::BlockingQueuedConnection: 和Qt::QueuedConnection基本一样，只是发射信号的线程会被阻塞，直到槽函数被执行完毕。所以如果设置了这个connect属性，那么就要确保发射信号线程不是执行槽函数的线程。否则将发生死锁
Qt::UniqueConnection: 唯一关联，该类型可以和上面的类型通过|符号配合使用。同一个信号与同一个槽只能调用connect一次。不能多次调用。注意，此时一个信号还是可以关联多个槽的

上面枚举中，多次提及"是否在同一个线程"。其判断也简单，执行槽函数的线程是执行事件循环的线程，即执行QCoreApplication a(argc, argv); a.exec()函数的线程。一般都是主线程执行事件循环。发射线程也就是调用emit的线程。

从上面的关联类型可以知道：Qt的作者是有考虑到发射信号的线程不是执行槽函数的线程。那么Qt是怎么解决刚才那个微妙的问题的呢？答案是元数据。在调用connect的前面调用qRegisterMetaType<Student>("Student");把这个Student类型注册成元数据。这样就能避免那个问题了。

由于我没有阅读Qt的源代码，不知道Qt内部具体是怎么实现的。我把Qt的实现当作一个黑盒子，通过一些文档和测试进行一些猜想。下面就是我的猜想，不一定正确。

假如这个微妙的问题给我们自己来解决，那么很容易想到的方法是：在内部复制一个Student类。这样无论发射线程的临时Student是否被析构都无所谓了。

通过阅读Qt助手的qRegisterMetaType词条，会发现把一个类型注册成元数据是有条件的：这个类型要提供public属性的默认构造函数、复制构造函数、析构函数。这应该是为了复制一个Student吧。嘿嘿。下面通过一个例子验证之。

头文件：

#ifndef TK_HPP
#define TK_HPP

#include<QString>
#include<QThread>
#include<QDebug>

class Student
{
public:
    Student(){}
    Student(const QString &name, const QString &id)
        :m_name(name), m_id(id)
    {}

    Student(const Student& stu)
    {
        //故意这样赋值。就是让Qt不能正确复制构造。哈哈!!!
        m_name = "xxxx";
    }

    QString name()const { return m_name; }
    void name(const QString& name) { m_name = name; }

private:
    QString m_name;
    QString m_id;
};


class Test : public QObject
{
    Q_OBJECT
public:
    Test()
    {
        qRegisterMetaType<Student>("Student");

        connect(this, SIGNAL(sendStu(Student)),
                this, SLOT(getStu(Student)));//, Qt::QueuedConnection );
    }

private slots:

    void getStu(const Student &stu)
    {
        qDebug()<<QThread::currentThreadId()<<" "<<stu.name();
    }

public:
    void printStu(const Student& stu)
    {
        emit sendStu(stu);
    }

private:
signals:
    void sendStu(const Student& stu);
};

class MyThread : public QThread
{
    Q_OBJECT

public:
    MyThread(Test * test) : m_test(test)
    {}

protected:
    void run()
    {
        qDebug()<<"non main thread "<<QThread::currentThreadId()<<'\n';
        Student stu("aaa", "213");

		 //发射信号
        m_test->printStu(stu);

        stu.name("bbb");

        qDebug()<<"I have reset student name\n";
    }

private:
    Test *m_test;
};

#endif // TK_HPP

源文件：

#include <QCoreApplication>
#include"tk.hpp"


int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication a(argc, argv);
    Test test;

    MyThread mythread(&test);
    mythread.start();

    return a.exec();
}

执行输出为：

可以看到，Qt果然是复制错误了。

如果删除Student中的复制构造函数(此时使用编译器提供的默认复制构造函数)，那么输出就会为：

可以看到，Qt内部已经复制了一份Student，所以即使次线程修改了Student的name，也不影响。

如果在Test的构造函数中，删除qRegisterMetaType<Student>("Student")。那么在运行时候就会出现：

估计Qt在emit的实现里面会判断发出信号的线程是否为主线程。如果不是的话，那么就检测signals/slots的参数是否为一个元数据。如果不是的话那么就拒绝发送信号。非元数据是不安全的。

对于C/C++的基本类型和Qt定义的类，都不用我们手动将之注册为元数据了。Qt已经帮我们干了这些事情。

Qt跨线程发送信号与元数据

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