메타 객체 시스템

Qt의 메타 객체 시스템은 객체 간 통신을 위한 시그널 및 슬롯 메커니즘, 런타임 타입 정보, 그리고 동적 속성 시스템을 제공합니다.

메타 객체 시스템은 다음 세 가지 요소를 기반으로 합니다:

1. QObject 클래스는 메타 객체 시스템을 활용할 수 있는 객체를 위한 기본 클래스를 제공합니다.
2. Q_OBJECT 매크로는 동적 속성, 시그널, 슬롯과 같은 메타 객체 기능을 활성화하는 데 사용됩니다.
3. Meta-Object Compiler (moc)는 각 ` QObject ` 하위 클래스에 메타 객체 기능을 구현하는 데 필요한 코드를 제공합니다.

moc 도구는 C++ 소스 파일을 읽습니다. Q_OBJECT 매크로가 포함된 하나 이상의 클래스 선언을 발견하면, 해당 클래스 각각에 대한 메타 객체 코드가 포함된 또 다른 C++ 소스 파일을 생성합니다. 이렇게 생성된 소스 파일은 클래스의 소스 파일에 ` #include`로 포함되거나, 더 일반적으로는 컴파일되어 클래스의 구현과 링크됩니다.

메타 객체 코드는 객체 간 통신을 위한 시그널 및 슬롯 메커니즘(이 시스템을 도입한 주된 이유)을 제공하는 것 외에도 다음과 같은 추가 기능을 제공합니다:

• QObject::metaObject()는 해당 클래스와 연관된 메타 객체 참조( meta-object )를 반환합니다.
• QMetaObject::className()는 C++ 컴파일러를 통한 네이티브 런타임 유형 정보(RTTI) 지원 없이도 런타임에 클래스 이름을 문자열로 반환합니다.
• QObject::inherits() 함수는 객체가 QObject 상속 트리 내에서 지정된 클래스를 상속하는 클래스의 인스턴스인지 여부를 반환합니다.
• QObject::tr()는 국제화를 위해 문자열을 변환합니다.
• QObject::setProperty() 및 QObject::property()는 이름을 사용하여 속성을 동적으로 설정하고 가져옵니다.
• QMetaObject::newInstance()는 클래스의 새 인스턴스를 생성합니다.

또한 QObject 클래스에서 qobject_cast()을 사용하여 동적 형 변환을 수행할 수도 있습니다. qobject_cast() 함수는 표준 C++의 dynamic_cast() 와 유사하게 동작하며, RTTI 지원이 필요하지 않고 동적 라이브러리 경계를 넘어 작동한다는 장점이 있습니다. 이 함수는 인수를 각괄호(<>)로 지정된 포인터 유형으로 형변환을 시도하며, 객체의 유형이 올바른 경우(실행 시 결정됨) 0이 아닌 포인터를 반환하고, 객체의 유형이 호환되지 않는 경우 ` nullptr `를 반환합니다.

예를 들어, ` MyWidget `가 ` QWidget `를 상속받고 ` Q_OBJECT ` 매크로로 선언되었다고 가정해 봅시다:

    QObject *obj = new MyWidget;

QObject * 유형인 obj 변수는 실제로 MyWidget 객체를 가리키므로, 이를 적절하게 형변환할 수 있습니다:

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

QObject 에서 QWidget 로의 형변환이 성공하는 이유는, 해당 객체가 실제로 QWidget 의 하위 클래스인 MyWidget 이기 때문입니다. obj 가 MyWidget 임을 알고 있으므로, 이를 MyWidget * 로 형변환할 수도 있습니다:

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

MyWidget 으로의 형 변환이 성공하는 이유는 qobject_cast()가 내장 Qt 유형과 사용자 정의 유형을 구분하지 않기 때문입니다.

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

반면, QLabel 로의 형 변환은 실패합니다. 이때 포인터는 nullptr 로 설정됩니다. 이를 통해 실행 시점에 유형에 따라 서로 다른 유형의 객체를 다르게 처리할 수 있습니다:

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

Q_OBJECT 매크로와 메타 객체 코드 없이도 QObject 를 기본 클래스로 사용할 수는 있지만, Q_OBJECT 매크로를 사용하지 않으면 시그널과 슬롯은 물론 여기에서 설명한 다른 기능들도 사용할 수 없습니다. 메타 객체 시스템의 관점에서 볼 때, 메타 코드가 없는 ` QObject `의 하위 클래스는 메타 객체 코드가 있는 가장 가까운 조상 클래스와 동등합니다. 즉, 예를 들어 ` QMetaObject::className()`는 해당 클래스의 실제 이름을 반환하지 않고, 이 조상 클래스의 이름을 반환합니다.

따라서 QObject 의 모든 하위 클래스는 실제로 신호(signals), 슬롯(slots), 속성(properties)을 사용하든 그렇지 않든 상관없이 Q_OBJECT 매크로를 사용할 것을 강력히 권장합니다.