Метаобъектная система

Метаобъектная система Qt предоставляет механизм сигналов и слотов для межобъектного взаимодействия, информацию о типе во время выполнения и динамическую систему свойств.

Метаобъектная система основана на трех компонентах:

1. Класс QObject предоставляет базовый класс для объектов, которые могут использовать метаобъектную систему.
2. Макрос Q_OBJECT внутри закрытого раздела объявления класса используется для активации метаобъектных функций, таких как динамические свойства, сигналы и слоты.
3. Компилятор метаобъектов Meta-Object Compiler (moc) предоставляет каждому подклассу QObject необходимый код для реализации метаобъектных функций.

Инструмент moc считывает файл исходного кода C++. Если он находит одно или несколько объявлений классов, содержащих макрос Q_OBJECT, он генерирует другой файл исходного кода C++, который содержит метаобъектный код для каждого из этих классов. Этот сгенерированный файл исходного кода либо #include в файл исходного кода класса, или, чаще, компилируется и подключается к реализации класса.

Помимо предоставления механизма сигналов и слотов для взаимодействия между объектами (главной причины введения системы), метаобъектный код предоставляет следующие дополнительные функции:

• QObject::metaObject() возвращает связанный метаобъект для класса.
• QMetaObject::className() возвращает имя класса в виде строки во время выполнения без необходимости поддержки информации о типе во время выполнения (RTTI) через компилятор C++.
• Функция QObject::inherits() возвращает, является ли объект экземпляром класса, который наследуется от указанного класса в дереве наследования QObject.
• QObject::tr() и QObject::trUtf8() переводят строки для международной локализации.
• QObject::setProperty() и QObject::property() динамически устанавливают и получают свойства по имени.
• QMetaObject::newInstance() создаёт новый экземпляр класса.

Также возможно выполнять динамические преобразования типов, используя qobject_cast() для классов QObject. Функция qobject_cast() ведет себя аналогично стандартному C++ dynamic_cast(), с преимуществами, что она не требует поддержки RTTI и работает через границы динамических библиотек. Она пытается преобразовать свой аргумент в тип указателя, указанный в угловых скобках, возвращая ненулевой указатель, если объект имеет правильный тип (определяется во время выполнения), или nullptr если тип объекта несовместим.

Например, предположим, что MyWidget наследуется от QWidget и объявляется с помощью макроса Q_OBJECT:

    QObject *obj = new MyWidget;

Переменная obj, типа QObject *, фактически ссылается на объект MyWidget, поэтому мы можем корректно выполнить преобразование:

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

Преобразование из QObject в QWidget успешно, поскольку объект на самом деле является MyWidget, который является подклассом QWidget. Поскольку мы знаем, что obj это MyWidget, мы также можем преобразовать его в MyWidget *.

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

Преобразование в MyWidget успешно, потому что qobject_cast() не различает встроенные типы Qt и пользовательские типы.

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

Преобразование в QLabel, с другой стороны, не выполняется. Указатель затем устанавливается в 0. Это позволяет обрабатывать объекты разных типов по-разному во время выполнения, в зависимости от типа:

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

Хотя QObject можно использовать в качестве базового класса без макроса Q_OBJECT и без метаобъектного кода, ни сигналы и слоты, ни другие описанные здесь функции не будут доступны, если макрос Q_OBJECT не используется. С точки зрения метаобъектной системы подкласс QObject без метакода эквивалентен ближайшему предку с метаобъектным кодом. Это означает, например, что QMetaObject::className() не вернёт фактическое имя вашего класса, а имя класса этого предка.

Поэтому мы настоятельно рекомендуем всем подклассам QObject использовать макрос Q_OBJECT, независимо от того, используют ли они сигналы, слоты и свойства.

См. также QMetaObject, Систему свойств Qt и Сигналы и слоты.