Q_OBJECT解析

一   Q_OBJEC

       编写Qt程序久了，对Q_OBJEC宏就不陌生了，大家都知道要想用信号槽，那就得在类的私有部分加上Q_OBJECT，Qt助手的解释如下：

        The Q_OBJECT macro must appear in the private section of a class definition that declares its own signals and slots or that uses other services provided by Qt's meta-object system.

        This macro requires the class to be a subclass of QObject. Use Q_GADGET instead of Q_OBJECT to enable the meta object system's support for enums in a class that is not a QObject subclass.

         查看它的源码，展开如下：

/* qmake ignore 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, "")

          说明Q_OBJECT是一个类，定义了一个共有对象

static const QMetaObject staticMetaObject;

          3个共有函数

virtual const QMetaObject *metaObject() const; 
virtual void *qt_metacast(const char *); 
virtual int qt_metacall(QMetaObject::Call, int, void **); 

           还有一个字符转换宏  QT_TR_FUNCTIONS，展开如下：

#  define QT_TR_FUNCTIONS \
    static inline QString tr(const char *s, const char *c = nullptr, int n = -1) \
        { return staticMetaObject.tr(s, c, n); } \
    QT_DEPRECATED static inline QString trUtf8(const char *s, const char *c = nullptr, int n = -1) \
        { return staticMetaObject.tr(s, c, n); }

      私有部分，

static void qt_static_metacall(QObject *, QMetaObject::Call, int, void **);

      Q_OBJECT类的这些方法，成员，在moc编译后，会有实现。

      moc是做什么的呢？

二 什么是moc

       moc 全称是 Meta-Object Compiler，也就是“元对象编译器”。Qt 程序在交由标准编译器编译之前，先要使用 moc 分析 C++ 源文件。如果它发现在一个头文件中包含了宏 Q_OBJECT，则会生成另外一个 C++ 源文件。这个源文件中包含了 Q_OBJECT 宏的实现代码。这个新的文件名字将会是原文件名前面加上 moc_ 构成。这个新的文件同样将进入编译系统，最终被链接到二进制代码中去。因此我们可以知道，这个新的文件不是“替换”掉旧的文件，而是与原文件一起参与编译。另外，我们还可以看出一点，moc 的执行是在预处理器之前。因为预处理器执行之后，Q_OBJECT 宏就不存在了。

       可以这么理解，moc把Qt中一些不是C++的关键字做了解析，让C++编译器认识，例如slots, signals，emit等, moc会把这些重新编译解析。

       如果你是windows Qt，把bin目录，例如我的bin路径 D:\Qt\Qt5.12.7\5.12.7\msvc2017_64\bin，添加到path后，就可以在任意目录运行bin下的exe指令。我新建了一个Qt GUI程序, 头文件如下：

#ifndef WIDGET_H
#define WIDGET_H

#include 

QT_BEGIN_NAMESPACE
namespace Ui { class Widget; }
QT_END_NAMESPACE

class Widget : public QWidget
{
    Q_OBJECT

public:
    Widget(QWidget *parent = nullptr);
    ~Widget();

private slots:
    void onButton();
    void slot2(int data);

signals:
    void sig1();
    void sig2();
    void sig3();

private:
    Ui::Widget *ui;
};
#endif // WIDGET_H

        运行moc指令，可以将带有Q_OBJECT宏的头文件进行代码翻译

        moc widget.h -o moc_widget.cpp

        例如生成的moc_widget.cpp如下：

/****************************************************************************
** Meta object code from reading C++ file 'widget.h'
**
** Created by: The Qt Meta Object Compiler version 67 (Qt 5.9.6)
**
** WARNING! All changes made in this file will be lost!
*****************************************************************************/

#include "widget.h"
#include 
#include 
#if !defined(Q_MOC_OUTPUT_REVISION)
#error "The header file 'widget.h' doesn't include ."
#elif Q_MOC_OUTPUT_REVISION != 67
#error "This file was generated using the moc from 5.9.6. It"
#error "cannot be used with the include files from this version of Qt."
#error "(The moc has changed too much.)"
#endif

QT_BEGIN_MOC_NAMESPACE
QT_WARNING_PUSH
QT_WARNING_DISABLE_DEPRECATED
struct qt_meta_stringdata_Widget_t {
    QByteArrayData data[8];
    char stringdata0[43];
};
#define QT_MOC_LITERAL(idx, ofs, len) \
    Q_STATIC_BYTE_ARRAY_DATA_HEADER_INITIALIZER_WITH_OFFSET(len, \
    qptrdiff(offsetof(qt_meta_stringdata_Widget_t, stringdata0) + ofs \
        - idx * sizeof(QByteArrayData)) \
    )
static const qt_meta_stringdata_Widget_t qt_meta_stringdata_Widget = {
    {
QT_MOC_LITERAL(0, 0, 6), // "Widget"
QT_MOC_LITERAL(1, 7, 4), // "sig1"
QT_MOC_LITERAL(2, 12, 0), // ""
QT_MOC_LITERAL(3, 13, 4), // "sig2"
QT_MOC_LITERAL(4, 18, 4), // "sig3"
QT_MOC_LITERAL(5, 23, 8), // "onButton"
QT_MOC_LITERAL(6, 32, 5), // "slot2"
QT_MOC_LITERAL(7, 38, 4) // "data"

    },
    "Widget\0sig1\0\0sig2\0sig3\0onButton\0slot2\0"
    "data"
};
#undef QT_MOC_LITERAL

static const uint qt_meta_data_Widget[] = {

 // content:
       7,       // revision
       0,       // classname
       0,    0, // classinfo
       5,   14, // methods
       0,    0, // properties
       0,    0, // enums/sets
       0,    0, // constructors
       0,       // flags
       3,       // signalCount

 // signals: name, argc, parameters, tag, flags
       1,    0,   39,    2, 0x06 /* Public */,
       3,    0,   40,    2, 0x06 /* Public */,
       4,    0,   41,    2, 0x06 /* Public */,

 // slots: name, argc, parameters, tag, flags
       5,    0,   42,    2, 0x08 /* Private */,
       6,    1,   43,    2, 0x08 /* Private */,

 // signals: parameters
    QMetaType::Void,
    QMetaType::Void,
    QMetaType::Void,

 // slots: parameters
    QMetaType::Void,
    QMetaType::Void, QMetaType::Int,    7,

       0        // eod
};

void Widget::qt_static_metacall(QObject *_o, QMetaObject::Call _c, int _id, void **_a)
{
    if (_c == QMetaObject::InvokeMetaMethod) {
        Widget *_t = static_cast(_o);
        Q_UNUSED(_t)
        switch (_id) {
        case 0: _t->sig1(); break;
        case 1: _t->sig2(); break;
        case 2: _t->sig3(); break;
        case 3: _t->onButton(); break;
        case 4: _t->slot2((*reinterpret_cast< int(*)>(_a[1]))); break;
        default: ;
        }
    } else if (_c == QMetaObject::IndexOfMethod) {
        int *result = reinterpret_cast(_a[0]);
        {
            typedef void (Widget::*_t)();
            if (*reinterpret_cast(_a[1]) == static_cast(&Widget::sig1)) {
                *result = 0;
                return;
            }
        }
        {
            typedef void (Widget::*_t)();
            if (*reinterpret_cast(_a[1]) == static_cast(&Widget::sig2)) {
                *result = 1;
                return;
            }
        }
        {
            typedef void (Widget::*_t)();
            if (*reinterpret_cast(_a[1]) == static_cast(&Widget::sig3)) {
                *result = 2;
                return;
            }
        }
    }
}

const QMetaObject Widget::staticMetaObject = {
    { &QWidget::staticMetaObject, qt_meta_stringdata_Widget.data,
      qt_meta_data_Widget,  qt_static_metacall, nullptr, nullptr}
};

//Q_OBJECT宏的成员函数
const QMetaObject *Widget::metaObject() const
{
    return QObject::d_ptr->metaObject ? QObject::d_ptr->dynamicMetaObject() : &staticMetaObject;
}

void *Widget::qt_metacast(const char *_clname)
{
    if (!_clname) return nullptr;
    if (!strcmp(_clname, qt_meta_stringdata_Widget.stringdata0))
        return static_cast(this);
    return QWidget::qt_metacast(_clname);
}

int Widget::qt_metacall(QMetaObject::Call _c, int _id, void **_a)
{
    _id = QWidget::qt_metacall(_c, _id, _a);
    if (_id < 0)
        return _id;
    if (_c == QMetaObject::InvokeMetaMethod) {
        if (_id < 5)
            qt_static_metacall(this, _c, _id, _a);
        _id -= 5;
    } else if (_c == QMetaObject::RegisterMethodArgumentMetaType) {
        if (_id < 5)
            *reinterpret_cast(_a[0]) = -1;
        _id -= 5;
    }
    return _id;
}

// SIGNAL 0
void Widget::sig1()
{
    QMetaObject::activate(this, &staticMetaObject, 0, nullptr);
}

// SIGNAL 1
void Widget::sig2()
{
    QMetaObject::activate(this, &staticMetaObject, 1, nullptr);
}

// SIGNAL 2
void Widget::sig3()
{
    QMetaObject::activate(this, &staticMetaObject, 2, nullptr);
}
QT_WARNING_POP
QT_END_MOC_NAMESPACE

           原本的头文件被修改了，生成了一份新的代码，这个moc_xxxx.cpp文件将会和其它代码一起编译，链接。