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C++如何实现一个信号与槽机制_C++模拟Qt的Signals/Slots进行事件驱动编程

冰火之心
发布: 2025-12-09 07:21:29
原创
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信号与槽机制可通过std::function、可变参数模板和连接管理实现,支持普通函数与成员函数绑定,利用vector存储回调,配合mutex实现线程安全,适用于轻量级事件通信。

c++如何实现一个信号与槽机制_c++模拟qt的signals/slots进行事件驱动编程

信号与槽机制是事件驱动编程的核心,Qt 框架中的 Signals/Slots 提供了对象间松耦合的通信方式。在 C++ 中不依赖 Qt 实现类似功能,可以通过函数对象(std::function)、可变模板参数和连接管理来模拟。

基本设计思路

目标是实现一个简单的 Signal 类,支持任意数量和类型的参数,允许绑定多个槽函数(成员函数或普通函数),并在信号触发时调用所有已连接的槽。

核心组件包括:

  • Signal:发出通知的对象,保存槽函数列表
  • Slot:响应信号的函数或成员函数
  • Connection:管理连接关系,支持断开连接

使用 std::function 和模板实现 Signal

利用 C++11 的 std::function 和 std::vector 存储回调函数,结合可变参数模板适配不同函数签名。

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// signal.h

include

include

include gorithm>

template class Signal { public: using SlotType = std::function;

// 连接一个槽函数
int connect(SlotType slot) {
    slots.push_back(slot);
    return static_cast<int>(slots.size() - 1); // 返回连接ID
}

// 发出信号,调用所有槽
void emit(Args... args) {
    for (auto& slot : slots) {
        slot(args...);
    }
}

// 断开指定ID的连接(简化版)
void disconnect(int id) {
    if (id >= 0 && id < slots.size()) {
        slots[id] = nullptr; // 标记为空
    }
}
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private: std::vector slots; };

支持成员函数的连接

std::function 可以包装成员函数指针,需配合对象实例使用 bind 或 lambda。

#include "signal.h"

Voicepods
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Voicepods 142
查看详情 Voicepods

include iostream>

class Button { public: Signal clicked;

void press() {
    std::cout << "Button pressed.\n";
    clicked.emit(); // 触发信号
}
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};

class Logger { public: void log() { std::cout

int main() { Button btn; Logger logger;

// 连接普通函数或lambda
auto conn1 = btn.clicked.connect([&]() {
    std::cout << "Lambda response.\n";
});

// 连接成员函数
auto conn2 = btn.clicked.connect(std::bind(&Logger::log, &logger));

btn.press();

return 0;
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}

输出结果:

Button pressed. Lambda response. [LOG] Button was clicked!

改进:自动连接管理与线程安全(可选)

上述实现未处理连接生命周期和多线程问题。更完善的版本可以:

  • 使用 shared_ptr/weak_ptr 管理槽的生命期
  • 加入互斥锁保护 slots 向量在多线程下的访问
  • 返回 connection 对象用于自动断开

// 示例:添加 mutex 支持线程安全

include

template class Signal { // ...同上...

void emit(Args... args) {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex_);
    for (auto& slot : slots) {
        if (slot) slot(args...);
    }
}
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private: std::vector slots; std::mutex mutex_; };

基本上就这些。C++ 原生实现信号槽不难,关键是理解回调机制和泛型编程的结合。虽然不如 Qt 宏系统那样无缝,但足够用于轻量级事件通信场景。

以上就是C++如何实现一个信号与槽机制_C++模拟Qt的Signals/Slots进行事件驱动编程的详细内容,更多请关注php中文网其它相关文章!

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