Qt中的元对象系统

      Qt的元对象系统(Meta-Object System)提供了对象间通信的信号和槽机制、运行时类型信息和动态属性系统。

      元对象系统基于以下三个方面：

      (1).QObject类：为可以利用元对象系统的对象提供了基类。

      (2).Q_OBJECT宏：用于启用元对象功能，例如动态属性、信号和槽。Q_OBJECT宏内容如下：

#define Q_OBJECT \
public: \
    QT_WARNING_PUSH \
    Q_OBJECT_NO_OVERRIDE_WARNING \
    static const QMetaObject staticMetaObject; \
    virtual const QMetaObject *metaObject() const; \
    virtual void *qt_metacast(const char *); \
    virtual int qt_metacall(QMetaObject::Call, int, void **); \
    QT_TR_FUNCTIONS \
private: \
    Q_OBJECT_NO_ATTRIBUTES_WARNING \
    Q_DECL_HIDDEN_STATIC_METACALL static void qt_static_metacall(QObject *, QMetaObject::Call, int, void **); \
    QT_WARNING_POP \
    struct QPrivateSignal { explicit QPrivateSignal() = default; }; \
    QT_ANNOTATE_CLASS(qt_qobject, "")

      (3).元对象编译器(Meta-Object Compiler, MOC)：为每个QObject子类提供实现元对象功能所需的代码。

      MOC工具读取(reads) C++源文件。如果它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，其中包含每个类的元对象代码(meta-object code)。生成的源文件要么被 #include到类的源文件中，要么更常见的是，被编译并与类的实现链接。

      通过MOC工具由mainwindow.h生成moc_mainwindow.cpp，内容类似如下图所示：信号函数的实现也在此文件中；生成此.cpp文件对应的CMake命令为qt6_wrap_cpp

      元对象代码除了提供对象间通信的信号和槽机制(引入该系统的主要原因)外，还提供以下附加功能：

      (1).QObject::metaObject()：返回与该类相关的元对象。

      (2).QMetaObject::className()：在运行时以字符串形式返回类名，无需通过C++编译器支持本机运行时类型信息(run-time type information, RTTI)。

      (3).QObject::inherits()：函数返回某个对象是否是继承QObject继承树中指定类的类的实例。

      (4).QObject::tr()：翻译字符串以实现国际化(internationalization)。

      (5).QObject::setProperty()：通过名称动态设置属性。

      (6).QObject::property()：通过名称动态获取属性。

      (7).QMetaObject::newInstance()：构造该类新实例。

      qobject_cast()：可以使用qobject_cast()对QObject类执行动态转换。qobject_cast()函数的行为类似于标准C++ dynamic_cast()，其优点是它不需要RTTI支持，并且可以跨动态库边界(dynamic library boundaries)工作。它尝试将其参数转换为尖括号中指定的指针类型，如果对象是正确的类型(在运行时确定)，则返回非零指针，如果对象的类型不兼容，则返回nullptr。

      虽然可以使用QObject作为基类，而无需Q_OBJECT宏和元对象代码，但如果不使用Q_OBJECT宏，则信号和槽以及上面描述的其他功能都将不可用。从元对象系统的角度来看，没有元代码的QObject子类相当于其具有元对象代码的最近祖先(closest ancestor)。这意味着，例如，QMetaObject::className()将不会返回你的类的实际名称，而是返回此祖先的类名。

      强烈建议QObject的所有子类都使用Q_OBJECT宏，无论它们是否实际使用信号、槽和属性。

      QMetaObject类：包含有关Qt对象的元信息(meta-information)。

      (1).Qt中的元对象系统负责信号和槽对象间通信机制、运行时类型信息和Qt属性系统。为应用程序中使用的每个QObject子类创建一个QMetaObject实例，此实例存储 QObject子类的所有元信息。此对象可用作QObject::metaObject()。

      (2).此类通常不是应用程序编程所必需的，但如果你编写元应用程序(例如脚本引擎或GUI构建器)，它会很有用。

      (3).使用元对象系统的操作通常是线程安全的，因为QMetaObjects通常是编译时生成的静态只读实例(static read-only instances)。但是，如果应用程序动态修改元对象(例如，使用QQmlPropertyMap时)，则应用程序必须明确同步对相应元对象的访问。

      注：以上整理的内容主要来自于Qt官方文档

      GitHub：https://github.com/fengbingchun/Qt_Test