信号槽

信号槽

“信号槽”（Signal and Slot）是一种常用于 事件驱动编程 的通信机制，最典型的代表是 Qt 框架中的实现方式。

它的核心思想是：一个对象（信号发送者）发出信号（Signal），另一个对象（槽函数）收到这个信号并作出响应。本质上是 观察者模式 的一种实现形式。

基本概念

名称	说明
信号（Signal）	某个事件发生时发送的通知
槽（Slot）	对应信号的响应函数
连接（connect）	将信号和槽绑定起来

信号槽工作流程（以 Qt 为例）

connect(sender, SIGNAL(signalName(args)), receiver, SLOT(slotFunction(args)));

当 sender 对象发出 signalName 信号时，receiver 的 slotFunction 就会被自动调用。

Qt 简单示例

// 假设有一个按钮和一个响应槽
QPushButton *button = new QPushButton("Click Me");
QObject::connect(button, &QPushButton::clicked, []() {
    qDebug() << "Button clicked!";
});

当按钮被点击时，Qt 内部会自动调用你连接的槽函数（这里是 lambda）。

为什么需要信号槽？

• 松耦合：发送信号者和接收者之间不需要直接引用对方。
• 安全性高：信号槽机制是类型安全的（参数类型匹配检查）。
• 支持一对多、多对一通信。
• 线程安全（Qt 的 signal/slot 跨线程时自动使用事件队列）。

信号槽 vs 回调函数

特性	信号槽	回调函数
类型安全	✅ 是	❌ 手动保证
多个接收者	✅ 支持多个槽	❌ 通常只能一个
解耦性	✅ 高	❌ 较低
易用性	✅ 清晰、现代	❌ 需要管理函数指针或绑定

跨线程通信（Qt 特有）

connect(sender, &Sender::signal, receiver, &Receiver::slot, Qt::QueuedConnection);

• 当信号和槽位于不同线程时，Qt 使用事件队列自动进行线程同步。

• 这极大简化了线程间通信的复杂度。

C++ 中自己实现信号槽机制

如果不使用 Qt，也可以用一些轻量级库来实现信号槽，例如：

• Boost.Signals2
• Nano-signal-slot（纯头文件）
• 自己手写（用 std::function + std::vector 存回调）

简化版 C++ 实现：

#include <iostream>       // 引入标准输入输出库，用于 std::cout
#include <functional>     // 引入 std::function，用于函数包装
#include <vector>         // 引入 std::vector，用于存储多个槽函数

// Signal 类：实现简易的信号槽机制
class Signal {
public:
    // 连接一个槽函数（slot），传入一个无参、无返回值的函数对象
    void connect(std::function<void()> slot) {
        slots.push_back(slot); // 将槽函数加入 slots 容器
    }

    // 触发信号（emit），调用所有已连接的槽函数
    void emit() {
        for (auto& slot : slots) // 遍历所有槽
            slot();              // 依次调用
    }

private:
    std::vector<std::function<void()>> slots; // 用于保存所有连接的槽函数
};

int main() {
    Signal sig;  // 创建一个信号对象

    // 使用 Lambda 表达式连接一个槽函数
    sig.connect([]() {
        std::cout << "Hello\n";  // 当信号触发时输出 "Hello"
    });

    // 发出信号，自动调用所有连接的槽函数
    sig.emit();  // 输出：Hello
}