Qt核心剖析: moc

Posted 2020-11-09 narjaja

转自豆子空间
Qt 不是使用的“标准的” C++ 语言，而是对其进行了一定程度的“扩展”。这里我们从Qt新增加的关键字就可以看出来：signals、slots 或者 emit。所以有人会觉得 Qt 的程序编译速度慢，这主要是因为在 Qt 将源代码交给标准 C++ 编译器，如 gcc 之前，需要事先将这些扩展的语法去除掉。完成这一操作的就是 moc。

moc 全称是 Meta-Object Compiler，也就是“元对象编译器”。Qt 程序在交由标准编译器编译之前，先要使用 moc 分析 C++ 源文件。如果它发现在一个头文件中包含了宏 Q_OBJECT，则会生成另外一个 C++ 源文件。这个源文件中包含了 Q_OBJECT 宏的实现代码。这个新的文件名字将会是原文件名前面加上 moc_ 构成。这个新的文件同样将进入编译系统，最终被链接到二进制代码中去。因此我们可以知道，这个新的文件不是“替换”掉旧的文件，而是与原文件一起参与编译。另外，我们还可以看出一点，moc 的执行是在预处理器之前。因为预处理器执行之后，Q_OBJECT 宏就不存在了。

既然每个源文件都需要 moc 去处理，那么我们在什么时候调用了它呢？实际上，如果你使用 qmake 的话，这一步调用会在生成的 makefile 中展现出来。从本质上来说，qmake 不过是一个 makefile 生成器，因此，最终执行还是通过 make 完成的。

为了查看 moc 生成的文件，我们使用一个很简单的 cpp 来测试：

//test.cpp
class Test : public QObject 
{ 
    Q_OBJECT 
public: 
    explicit Test(QObject *parent = 0); 
signals: 
public slots: 
}; 

这是一个空白的类，什么都没有实现。在经过编译之后，我们会在输出文件夹中找到 moc_test.cpp：

//moc_test.cpp
/**************************************************************************** 
** Meta object code from reading C++ file ‘test.h‘ 
** 
** Created: Thu Jul 22 13:06:45 2010 
**      by: The Qt Meta Object Compiler version 62 (Qt 4.6.3) 
** 
** WARNING! All changes made in this file will be lost! 
*****************************************************************************/ 

#include "../test.h" 
#if !defined(Q_MOC_OUTPUT_REVISION) 
#error "The header file ‘test.h‘ doesn‘t include <QObject>." 
#elif Q_MOC_OUTPUT_REVISION != 62 
#error "This file was generated using the moc from 4.6.3. It" 
#error "cannot be used with the include files from this version of Qt." 
#error "(The moc has changed too much.)" 
#endif 

QT_BEGIN_MOC_NAMESPACE 
static const uint qt_meta_data_Test[] = { 
    
    // content: 
    4,       // revision 
    0,       // classname 
    0,    0, // classinfo 
    0,    0, // methods 
    0,    0, // properties 
    0,    0, // enums/sets 
    0,    0, // constructors 
    0,       // flags 
    0,       // signalCount 
    
    0        // eod 
}; 

static const char qt_meta_stringdata_Test[] = { 
    "Test\0" 
}; 

const QMetaObject Test::staticMetaObject = { 
    { &QObject::staticMetaObject, qt_meta_stringdata_Test, 
      qt_meta_data_Test, 0 } 
}; 

#ifdef Q_NO_DATA_RELOCATION 
const QMetaObject &Test::getStaticMetaObject() { return staticMetaObject; } 
#endif //Q_NO_DATA_RELOCATION 

const QMetaObject *Test::metaObject() const 
{ 
    return QObject::d_ptr->metaObject ? QObject::d_ptr->metaObject : &staticMetaObject; 
} 

void *Test::qt_metacast(const char *_clname) 
{ 
    if (!_clname) return 0; 
    if (!strcmp(_clname, qt_meta_stringdata_Test)) 
        return static_cast<void*>(const_cast< Test*>(this)); 
    return QObject::qt_metacast(_clname); 
} 

int Test::qt_metacall(QMetaObject::Call _c, int _id, void **_a) 
{ 
    _id = QObject::qt_metacall(_c, _id, _a); 
    if (_id < 0) 
        return _id; 
    return _id; 
} 
QT_END_MOC_NAMESPACE 

可以看到，moc_test.cpp 里面为 Test 类增加了很多函数。然而，我们并没有实际写出这些函数，它是怎么加入类的呢？别忘了，我们还有 Q_OBJECT 这个宏呢！在 qobjectdefs.h 里面，找到 Q_OBJECT 宏的定义：

#define Q_OBJECT public:     Q_OBJECT_CHECK     static const QMetaObject staticMetaObject;     Q_OBJECT_GETSTATICMETAOBJECT     virtual const QMetaObject *metaObject() const;     virtual void *qt_metacast(const char *);     QT_TR_FUNCTIONS     virtual int qt_metacall(QMetaObject::Call, int, void **); private:     Q_DECL_HIDDEN static const QMetaObjectExtraData staticMetaObjectExtraData;     Q_DECL_HIDDEN static void qt_static_metacall(QObject *, QMetaObject::Call, int, void **);

/* tmake ignore Q_OBJECT */
#define Q_OBJECT_FAKE Q_OBJECT
/* tmake ignore Q_GADGET */
#define Q_GADGET public:     static const QMetaObject staticMetaObject;     Q_OBJECT_GETSTATICMETAOBJECT private:

这下了解了：正是对 Q_OBJECT 宏的展开，使我们的 Test 类拥有了这些多出来的属性和函数。注意，QT_TR_FUNCTIONS 这个宏也是在这里定义的。也就是说，如果你要使用 tr() 国际化，就必须使用 Q_OBJECT 宏，否则是没有 tr() 函数的。这期间最重要的就是 virtual const QMetaObject *metaObject() const; 函数。这个函数返回 QMetaObject 元对象类的实例，通过它，你就获得了 Qt 类的反射的能力：获取本对象的类型之类，而这一切，都不需要 C++ 编译器的 RTTI 支持。Qt 也提供了一个类似 C++ 的 dynamic_cast() 的函数 qobject_case()，而这一函数的实现也不需要 RTTI。另外，一个没有定义 Q_OBJECT 宏的类与它最接近的父类是同一类型的。也就是说，如果 A 继承了 QObject 并且定义了 Q_OBJECT，B 继承了 A 但没有定义 Q_OBJECT，C 继承了 B，则 C 的 QMetaObject::className() 函数将返回 A，而不是本身的名字。因此，为了避免这一问题，所有继承了 QObject 的类都应该定义 Q_OBJECT 宏，不管你是不是使用信号槽。