Система метаобъектов

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

Система метаобъектов основана на трёх вещах:

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

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++, содержащий код метаобъектов для каждого из этих классов. Этот сгенерированный файл исходного кода либо #include в файл исходного кода класса, либо, что чаще, компилируется и подключается к реализации класса.

Помимо предоставления механизма сигналов и слотов для связи между объектами (главная причина введения системы), код метаобъектов 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 наследует указанный класс в дереве наследования QObject.
• QObject::tr() и QObject::trUtf8() переводят строки для локализаций.
• 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() работает аналогично стандартному C++ dynamic_cast(), с преимуществами, что она не требует поддержки RTTI и работает через границы динамических библиотек. Она пытается привести свой аргумент к указанному типу в угловых скобках, возвращая ненулевой указатель, если объект имеет правильный тип (определённый во время выполнения), или nullptr если тип объекта несовместим.

Например, предположим, что MyWidget наследуется от QWidget и объявлен с макросом Q_OBJECT:

    QObject *obj = new MyWidget;

Переменная obj, типа QObject *, на самом деле ссылается на объект MyWidget, поэтому мы можем привести его к соответствующему типу:

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

Преобразование из QObject в QWidget успешно, потому что объект фактически является MyWidget, который является подклассом QWidget. Поскольку мы знаем, что obj является MyWidget, мы также можем привести его к 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, терпит неудачу. Тогда указатель устанавливается в 0. Это позволяет по-разному обрабатывать объекты разных типов 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 возможно использовать QObject в качестве базового класса без макроса Q_OBJECT и без кода метаобъектов, ни сигналы и слоты, ни другие описанные здесь функции не будут доступны, если макрос Q_OBJECT не используется. С точки зрения системы метаобъектов, подкласс QObject без метакода эквивалентен своему ближайшему предку с кодом метаобъекта. Это означает, что например, QMetaObject::className() не вернёт фактическое имя вашего класса, а имя класса этого предка.

Поэтому настоятельно рекомендуется, чтобы все подклассы QObject использовали макрос Q_OBJECT, независимо от того, используют ли они сигналы, слоты и свойства на самом деле.

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