Qt 元对象系统（翻译）

翻译信息：

本文翻译自 Qt6 官方文档 The Meta-Object System

协议：本翻译遵守原文档使用的 GNU Free Documentation License version 1.3 授权

译者：muzing

翻译时间：2022.06

Qt 的元对象系统（meta-object system）和自省（introspection）功能的概述。

Qt 的元对象系统为对象间通信、运行时类型信息和动态属性系统提供了信号与槽机制。

元对象系统基于三件事：

1. QObject 类为可以利用元对象系统的对象提供基类。
2. 类声明私有部分中的 Q_OBJECT 宏用于启用元对象特性，例如动态属性、信号和槽。
3. 元对象编译器 (moc) 为每个 QObject 子类提供实现元对象功能所需的代码。

moc 工具读取 C++ 源文件。如果它找到一个或多个包含 Q_OBJECT 宏的类声明，它会生成另一个 C++ 源文件，其中包含每个类的元对象代码。这个生成的源文件要么是 #include 被包含在类的源文件中，要么（更常见地）是被编译并与类的实现链接。

除了提供对象间通信的信号与槽机制（这是引入系统的主要原因），元对象代码还提供以下附加功能：

• QObject::metaObject() 返回类的关联 meta-object
• QMetaObject::className() 在运行时将类名作为字符串返回，无需通过 C++ 编译器支持本机运行时类型信息（RTTI）
• QObject::inherits() 函数返回对象是否继承 QObject 继承树中指定类的类的实例
• QObject::tr() 翻译字符以进行国际化
• QObject::setProperty() 和 QObject::property() 按名称动态设置和获取属性
• QMetaObject::newInstance() 构造一个新的类实例

也可以在 QObject 类上使用 qobject_cast() 执行动态转换。qobject_cast() 函数的行为类似于 标准 C++ 的 dynamic_cast()，其优点是不需要 RTTI 支持，并且可以跨动态库边界工作。它尝试将其参数转换为尖括号中指定的指针类型，如果对象的类型正确（在运行时确定），则返回非零指针；如果对象的类型不兼容，则返回 nullptr。

例如，假设 MyWidget 继承自 QWidget 并使用 Q_OBJECT 宏声明：

QObject *obj = new MyWidget;

QObject * 类型的 obj 变量实际上是指 MyWidget 对象，所以我们可以适当地转换它：

QWidget *widget = qobject_cast<QWidget *>(obj);

成功从 QObject 转换到 QWidget，因为对象其实是一个 MyWidget，它是 QWidget 的子类。由于我们知道 obj 是一个 MyWidget，所以也可以将其转换为 MyWidget *：

MyWidget *myWidget = qobject_cast<MyWidget *>(obj);

转换至 MyWidget 成功，因为 qobject_cast() 没有区分内置 Qt 类型和自定义类型。

QLabel *label = qobject_cast<QLabel *>(obj);
// label is 0

另一方面，转换为 QLabel 失败。指针然后被设置为 0。这使得可以在运行时根据类型以不同的方式处理不同类型的对象：

if (QLabel *label = qobject_cast<QLabel *>(obj)) {
    label->setText(tr("Ping"));
} else if (QPushButton *button = qobject_cast<QPushButton *>(obj)) {
    button->setText(tr("Pong!"));
}

虽然可以在没有 Q_OBJECT 宏和元对象代码的情况下使用 QObject 作为基类，但如果不使用 Q_OBJECT 宏，则信号和槽、以及此处描述的其他功能都将不可用。从元对象系统的角度来看，没有元代码的 QObject 子类等价于最接近的具有元对象代码的祖先 。这意味着，例如，QMetaObject::className() 不会返回类的实际名称，而是这个祖先的类名。

因此，我们强烈建议 QObject 的所有子类都使用 Q_OBJECT 宏，无论它们是否真的使用信号、槽和属性。

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