Qt6入门教程 6：Qt元对象系统

一.什么是Qt元对象系统？

二.编译时Qt Creator偷摸做了哪些事情？

1.uic

2.rcc

3.moc

一.什么是Qt元对象系统？

Qt中的元对象系统（Meta-Object System）提供了对象间通信的信号和槽机制、运行时类型信息和动态属性系统。元对象系统是基于以下3个条件的：
●该类必须继承自QObject类；
●必须在类的私有声明区声明Q_OBJECT宏（在类定义时，如果没有指定public或者private，则默认为private)；
●元对象编译器Meta-Object Compiler（moc），为QObject的子类实现元对象特性提供必要的代码。
其中，moc工具读取一个C++源文件，如果它发现一个或者多个类的声明中包含有Q_OBJECT宏，便会另外创建一个C++源文件（就是在项目目录中的debug或release目录下看到的以moc开头的C++源文件），其中包含了为每一个类生成的元对象代码。这些创建的源文件或者被包含进类的源文件中，或者和类的实现同时进行编译和链接。
元对象系统主要是为了实现信号和槽机制才被引入的，不过除了信号和槽机制以外，元对象系统还提供了其他一些特性：
●QObjeCt::metaObject()函数可以返回一个类的元对象，它是QMetaObject类型的对象；
●QMetaObject::className()可以在运行时以字符串形式返回类名，而不需要C++编辑器原生的运行时类型信息（RTTI）的支持；
●QObject::inherits()函数返回一个对象是否是QObject继承树上一个类的实例的信息；
●QObject: :tr()和QObject: :trUtf8()迸行字符串翻译来实现国际化；
●QObject::setProperty()和QObject::property()通过名字来动态设置或者获取对象属性；
●QMetaObject::newlnstance()构造该类的一个新实例。
除了这些特性，还可以使用qobject_cast()函数来对QObject类进行动态类型转换，这个函数的功能类似于标准C++中的dynamic_cast()函数，但它不再需要RTTI的支持。这个函数尝试将它的参数转换为尖括号中的类型的指针，如果是正确的类型，则返回一个非零的指针，如果类型不兼容则返回0。
例如：

QObject *obj = new MyWidget；
QWidget *widget = qobject_cast<QWidget *>(obj)；

另外，一个没有定义 Q_OBJECT 宏的类与它最接近的父类是同一类型的。也就是说，如果 A 继承了 QObject 并且定义了 Q_OBJECT，B 继承了 A 但没有定义 Q_OBJECT，C 继承了 B，则 C 的 QMetaObject::className() 函数将返回 A，而不是本身的名字。因此，为了避免这一问题，所有继承了 QObject 的类都应该定义 Q_OBJECT 宏，不管你是不是使用信号槽。
关于元对象系统，详见：Qt Assistant—>The Meta Object System关键字。
信号和槽机制是Qt的核心内容，它依赖于元对象系统，将在下一篇中介绍。

二.编译时Qt Creator偷摸做了哪些事情？

结合前面几篇博文，我们看看编译时Qt Creator偷摸做了哪些事情：

1.uic

User Interface Compiler，它读取Qt Designer创建的XML格式的user interface definition(.ui)文件，生成对应的C++头文件（以ui_为前缀）
.ui文件存在的意义是让界面和业务分离，这样UI设计工程师可以用Qt Designer专心的设计界面，而不用关系业务逻辑。那么.ui文件最后是如何根 C++业务代码关联起来的呢？ui_xxxx.cpp文件中的setupUi函数便是桥梁。
以前面HelloWorld项目中的MainWindow类为例：

#include "mainwindow.h"
#include "ui_mainwindow.h"
 
MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)
    : QMainWindow(parent)
    , ui(new Ui::MainWindow)
{
    ui->setupUi(this);
   // 添加标题栏图标
    setWindowIcon(QIcon(":/icons/AppIcon.ico"));
}
 
MainWindow::~MainWindow()
{
    delete ui;
}

在构造函数中我们调用了ui对象的setupUi方法，并传入MainWindow类的指针；在析构函数中将ui对象删除。
切换到mainwinows.h

#include <QMainWindow>
 
QT_BEGIN_NAMESPACE
namespace Ui { class MainWindow; }
QT_END_NAMESPACE
 
class MainWindow : public QMainWindow
{
  Q_OBJECT
 
public:
  MainWindow(QWidget *parent = nullptr);
  ~MainWindow();
 
private:
  Ui::MainWindow *ui;
};

namespace Ui { class MainWindow; }是前缀声明，这样就可以用Ui::MainWindow声明指针变量ui：

Ui::MainWindow *ui;

而Ui { class MainWindow; }中的MainWindow正是ui_mainwindow.h中Ui_MainWindow类的子类，因此在调用setupUi后，就能用ui访问界面的控件了。

#ifndef UI_MAINWINDOW_H  
#define UI_MAINWINDOW_H  
 
QT_BEGIN_NAMESPACE 
class Ui_MainWindow  
{  
public:  
    // 一些控件对象的声明
    ......
    void setupUi(QMainWindow *MainWindow)  
    {  
         // 一些控件对象的定义
         ......
    } // setupUi  
    ......
};  
 
namespace Ui {  
     class MainWindow: public Ui_MainWindow {};  
} // namespace Ui  
 
QT_END_NAMESPACE  
#endif // UI_MAINWINDOW_H