元对象系统

Qt 的元对象系统提供了用于对象间通信的信号与槽机制、运行时类型信息以及动态属性系统。

元对象系统基于以下三个方面：

1. QObject 类为能够利用元对象系统的对象提供了一个基类。
2. Q_OBJECT 宏用于启用元对象功能，例如动态属性、信号和槽。
3. Meta-Object Compiler (moc) 为每个 `QObject ` 子类提供了实现元对象功能所需的代码。

moc 工具会读取一个C++源文件。如果发现一个或多个包含Q_OBJECT 宏的类声明，它会生成另一个C++源文件，其中包含这些类各自的元对象代码。该生成的源文件要么通过#include 命令被包含到类的源文件中，要么（更常见的情况）被编译并链接到类的实现中。

除了为对象之间的通信提供信号和槽机制（引入该系统的主要原因）外，元对象代码还提供了以下附加功能：

• QObject::metaObject() 返回该类的关联meta-object 。
• QMetaObject::className() 在运行时返回类名字符串，且无需通过 C++ 编译器支持原生运行时类型信息（RTTI）。
• QObject::inherits() 函数返回一个对象是否为QObject 继承树中某个指定类的子类的实例。
• QObject::tr() 用于对字符串进行国际化转换。
• QObject::setProperty() 和QObject::property() 通过名称动态设置和获取属性。
• QMetaObject::newInstance() 构造该类的新实例。

还可以使用qobject_cast() 对QObject 类进行动态类型转换。qobject_cast() 函数的行为与标准 C++ 的dynamic_cast() 类似，其优点是无需 RTTI 支持，并且可以在动态库边界之间工作。 该函数尝试将参数强制转换为尖括号中指定的指针类型，若对象类型正确（在运行时确定），则返回非零指针；若对象类型不兼容，则返回nullptr 。

例如，假设MyWidget 继承自QWidget ，并使用Q_OBJECT 宏进行声明：

    QObject *obj = new MyWidget;

类型为QObject * 的obj 变量实际上指向一个MyWidget 对象，因此我们可以对其进行适当的强制转换：

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

将QObject 强制转换为QWidget 是成功的，因为该对象实际上是一个MyWidget ，它是QWidget 的子类。由于我们知道obj 是一个MyWidget ，因此也可以将其强制转换为MyWidget * ：

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

将该对象强制转换为MyWidget 是成功的，因为qobject_cast() 不会区分Qt内置类型和自定义类型。

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

另一方面，QLabel 的类型转换会失败。此时，指针会被设置为nullptr 。这使得系统能够根据类型，在运行时对不同类型的对象进行差异化处理：

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

虽然可以在不使用Q_OBJECT 宏且没有元对象代码的情况下将QObject 用作基类，但如果未使用Q_OBJECT 宏，则既无法使用信号与槽，也无法使用本文中描述的其他功能。 从元对象系统的角度来看，一个没有元代码的QObject 子类等同于其具有元对象代码的最近祖先。这意味着，例如，QMetaObject::className() 不会返回您类的实际名称，而是返回该祖先的类名。

因此，我们强烈建议所有QObject 的子类都使用Q_OBJECT 宏，无论它们是否实际使用信号、槽和属性。