QT 內省機制探析

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

  1. if ( rabbit *p = dynamic_case<Animal*>(obj))  

  2. {  

  3.    p->jump();  

  4. }  

  5. //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

  6. 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:

  1. //每個對象可以通過QObject::setObjectName()和QObject::objectName()設置、取得類的實例的名字

  2. FirstQtApp obj; 

  3. obj.setObjectName("instanceName"); 

  4. QString name1 = obj.objectName();   // return instanceName

  5. //每個對象還可以通過它的元對象className方法得到類的名字

  6. QString name2 = obj.metaObject()->className();  // return FirtstQtApp

  7. //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

  8. bool isherited =  obj.inherits("QObject");         // returns true

  9. isherited =  obj.inherits("QWideget");         // returns true

讓我們再來一下QObject::inherits方法的底層實現:

  1. inline bool inherits(const char *classname) const

  2.     { 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。

  1. // defined at ../Qt/src/corelib/kernel/qobjectdefs.h

  2. #define Q_OBJECT /

  3. public: /  

  4.     Q_OBJECT_CHECK /  

  5. static const QMetaObject staticMetaObject; /  

  6.     Q_OBJECT_GETSTATICMETAOBJECT /  

  7. virtual const QMetaObject *metaObject() const; /  

  8. virtual void *qt_metacast(const char *); /  

  9.     QT_TR_FUNCTIONS /  

  10. 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:

  1. struct Q_CORE_EXPORT QMetaObject  

  2. {  

  3. const char *className() const;  

  4. const QMetaObject *superClass() const;  

  5.     QObject *cast(QObject *obj) const;  

  6.     ....  

  7. int methodOffset() const;  

  8. int enumeratorOffset() const;  

  9. int propertyOffset() const;  

  10. int classInfoOffset() const;  

  11. int constructorCount() const;  

  12. int methodCount() const;  

  13. int enumeratorCount() const;  

  14. int propertyCount() const;  

  15. int classInfoCount() const;  

  16. int indexOfConstructor(const char *constructor) const;  

  17. int indexOfMethod(const char *method) const;  

  18. int indexOfSignal(const char *signal) const;  

  19. int indexOfSlot(const char *slot) const;  

  20. int indexOfEnumerator(const char *name) const;  

  21. int indexOfProperty(const char *name) const;  

  22. int indexOfClassInfo(const char *name) const;  

  23.     ...  

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:

  1. // defined at ../Qt/src/corelib/kernel/qobjectdefs.h

  2. #define Q_OBJECT /

  3. public: / 

  4.     Q_OBJECT_CHECK / 

  5. static const QMetaObject staticMetaObject; / 

  6.     Q_OBJECT_GETSTATICMETAOBJECT / 

  7. virtual const QMetaObject *metaObject() const; / 

  8. virtual void *qt_metacast(const char *); / 

  9.     QT_TR_FUNCTIONS / 

  10. 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


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