t的內省機制剖析(轉)
所謂內省是指面嚮對象語言的一種在運行期間查詢對象信息的能力, 比如如果該語句有運行期間檢查對象型別的能力,那麼我們稱它是型別內省(type intropection)的,型別內省可以用來實施多態。
c++的內省比較有限,它僅支持上面所說的型別內省, C++的型別內省是通過運行時類型識別(RTTI)(Run-Time Type Information)中的typeid 以及 dynamic_case關鍵字來實現的,舉例說明:
// rabbit 派生於 Animal, jump爲虛函數
if ( rabbit *p = dynamic_case<Animal*>(obj))
{
p->jump();
}
//我們還可以通過typeid萃取到對象的型別信息,比如對象的名稱
std::cout << typeid(obj).name() << std::endl
Qt拓展了C++的內省機制,(實際上,它並沒有採用c++的RTTI),而是提供了更爲強大的元對象(meta object)機制,來實現內省。接下來,就讓我們看看,Qt是如何擴展c++內省機制的。
要深刻理解Qt的內省機制,首先理解QObject,QObject類是整個Qt對象模型的心臟,Qt對象模型最爲核心的功能是提供一種無縫的對象通訊機制,即就是我們所熟知的信號和槽。QObject主要有三大職責: 內存管理、內省(intropection)與事件處理。本文將集中在在內省的討論。以下代碼介紹了QObject類提供的內省方法:
//每個對象可以通過QObject::setObjectName()和QObject::objectName()設置、取得類的實例的名字
FirstQtApp obj;
obj.setObjectName("instanceName");
QString name1 = obj.objectName(); // return instanceName
//每個對象還可以通過它的元對象className方法得到類的名字
QString name2 = obj.metaObject()->className(); // return FirtstQtApp
//每個對象可以通過QObject::inherits方法來查詢是否對前對象類派生於量一個類
bool isherited = obj.inherits("QObject"); // returns true
isherited = obj.inherits("QWideget"); // returns true
讓我們再來一下QObject::inherits方法的底層實現:
inline bool inherits(const char *classname) const
{ return const_cast<QObject *>(this)->qt_metacast(classname) != 0; }
原來,QObject::inherits是通過qt_metacast()這個虛函數實現的, 事實上每個QObject的派生類都必須實現metaObject()以及其他qt_metacall()方法,從而滿足自省方法className, inherits等方法的調用(當然還有其他用途)。
而所有有關派生從QObject的子類中的內省方法無須有用戶實現,用戶只要在類中聲明宏Q_OBJECT即可,Qt的元對象編譯器(moc)負責實現派生從QObject的子類中的內省方法。
// defined at ../Qt/src/corelib/kernel/qobjectdefs.h
#define Q_OBJECT /
public: /
Q_OBJECT_CHECK /
static const QMetaObject staticMetaObject; /
Q_OBJECT_GETSTATICMETAOBJECT /
virtual const QMetaObject *metaObject() const; /
virtual void *qt_metacast(const char *); /
QT_TR_FUNCTIONS /
virtual int qt_metacall(QMetaObject::Call, int, void **); /
此外,所有的Qt widgets類均繼承自QObject, QObject所提供的isWidgetType自省方法可以很方便讓QObject子對象查詢自己是否是wideget, 而且它會比 qobject_cast<QWidget *>(obj) 或者 obj->inherits快很多。原因qobject_cast()t和inherits()都是藉助元對象系統來實現其功能的,isWidgetType()是QObject本身的標誌位得以實現。
更多自省方法定義在QMetaObject,以下是QMetaObject聲明的源代碼:
struct Q_CORE_EXPORT QMetaObject
{
const char *className() const;
const QMetaObject *superClass() const;
QObject *cast(QObject *obj) const;
....
int methodOffset() const;
int enumeratorOffset() const;
int propertyOffset() const;
int classInfoOffset() const;
int constructorCount() const;
int methodCount() const;
int enumeratorCount() const;
int propertyCount() const;
int classInfoCount() const;
int indexOfConstructor(const char *constructor) const;
int indexOfMethod(const char *method) const;
int indexOfSignal(const char *signal) const;
int indexOfSlot(const char *slot) const;
int indexOfEnumerator(const char *name) const;
int indexOfProperty(const char *name) const;
int indexOfClassInfo(const char *name) const;
...
}
上述方法主要是實現對元對象表的訪問及其操作,對元對象表(由moc實現)實例如下所示:
// defined at ../Qt/src/corelib/kernel/qobjectdefs.h
#define Q_OBJECT /
public: /
Q_OBJECT_CHECK /
static const QMetaObject staticMetaObject; /
Q_OBJECT_GETSTATICMETAOBJECT /
virtual const QMetaObject *metaObject() const; /
virtual void *qt_metacast(const char *); /
QT_TR_FUNCTIONS /
virtual int qt_metacall(QMetaObject::Call, int, void **); /
總結:
1. Qt是通過QObject、QMetaObject類實現其內省機制,
2. QObject暴露給用戶的共有自省方法有objectName(), inherits(), isWidgetType()等
3. 大多數自省方法是QObject派發給QMetaObject實現 (e.g. QMetaObject::className,),元對象模型編譯器moc負責自省方法的實現
4. 更多自省方法定義在QMetaObject,而是爲了等信號槽通訊、事件派發等機制