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环球今日报丨Qt 事件系统总结

2023-06-12 10:55:05 来源：博客园

参考：
(35条消息) Qt事件循环及QEventLoop的使用_kupeThinkPoem的博客-CSDN博客
(35条消息) Qt消息机制：事件分发和事件过滤_qt 消息过滤_SOC罗三炮的博客-CSDN博客

Qt 事件系统总结

Qt 事件

在 Qt 中，事件（event）是一些对象，它们都派生自抽象类 QEvent
事件是应用程序所关心的，程序内部发生的事或是外部行动的结果

(资料图)
当一个事件发生，Qt 会创建一个事件对象，它是一个派生自抽象类 QEvent的类的实例，用来代表发生的事件
有时一个事件包含多个事件类型，比如鼠标事件 QMouseEvent又可以分为鼠标按下、双击、滚轮滚动和移动等多种操作
事件由谁接收：事件可以被任何派生自 QObject的类型的实例接收和处理
- QObject 类的三大核心功能其中之一就是：事件处理。QObject通过 event()函数获取和分发事件。
事件由谁产生：
- 由操作系统或应用程序内部产生
- 使用 bool QEvent::spontaneous() const判断事件是否来自于应用程序外部，如果事件来自于外部返回 true，否则返回 false

Qt 事件循环

主事件循环

每一个 Qt 程序，main 函数中一般都有唯一的 QCoreApplication/QGuiApplication/QApplication，并在末尾调用 exec()。这样就开始 Qt 的事件循环
事件循环的本质是无限循环，使用 exec()开启事件循环，如果事件循环不结束，exec()后面的代码永远不会执行。
在执行 exec()函数之后，程序将进入事件循环来监听应用程序的事件。事件多数情况下是被分发到一个队列中（事件队列），当队列中有事件时就不停的将队列中的事件发送给 QObject对象，当队列为空时就循环等待事件。
当事件发生时，Qt 将创建一个事件对象。Qt 中所有事件类都继承于 QEvent，这也是事件不同于信号（信号与槽中的信号）的一点 —— 事件是类具有特定类型，而信号是信号函数
QCoreApplication中提供了一下处理事件的函数：

/// 给任何线程的任何对象发送任何事件都会调用该函数。可以重写该函数来达到全局的事件处理与控制的功能。[virtual] bool QCoreApplication::notify(QObject *receiver, QEvent *event)/// 直接使用 notify() 将事件发送给事件的接收者，返回事件处理程序返回的值。事件被发送后并不会被自动被销毁，因此事件对象常常可以声明在堆栈上作为自动变量。[static] bool QCoreApplication::sendEvent(QObject *receiver, QEvent *event)    /// 添加事件到事件队列然后立即返回。事件必须声明在堆上。当控制返回到主事件循环时，所有存储在事件队列中的事件都将使用 notify 函数发送出去。/// 事件按优先级排队，高优先级的事件先入队。事件优先级是一个整机变量。/// 函数是【线程安全】的[static] void QCoreApplication::postEvent(QObject *receiver, QEvent *event, int priority = Qt::NormalEventPriority)    /// 立即分派在事件队列中的所有事件接收对象为 receiver 事件类型为 event_type 的事件。/// 如果 receiver = nullptr ，所有事件类型为 event_type 都会被立即发送给接收者/// 如果 event_type = 0, 所有发送给 receiver 的事件都会被立即发送给它[static] void QCoreApplication::sendPostedEvents(QObject *receiver = nullptr, int event_type = 0)    /// 告诉应用以指定的返回码退出事件循环，exec() 将结束并返回该返回码，任何非零返回码意味着错误。[static] void QCoreApplication::exit(int returnCode = 0)/// 告诉应用正常退出事件循环。相当于 exit(0)。通常信号与该槽应该进行[队列连接]，因为如果在主事件循环开始之前，信号发送导致的 quit() 回调是无效的(事件循环没有开始，何谈退出)/// 使用队列连接确保槽函数不会再事件循环开始前执行。[static slot] void QCoreApplication::quit()

QEventLoop 类

/// 开启事件循环 int exec(QEventLoop::ProcessEventsFlags flags = AllEvents)void exit(int returnCode = 0)/// 如果事件循环是运行着的，返回 true，否则返回 false。事件循环在 exec() 和 exit() 之间被认为是运行的bool isRunning() const[slot] void QEventLoop::quit()

事件循环是可以嵌套的，当在子事件循环中的时候，父事件循环中的事件实际上处于中断状态。这就相当于循环嵌套。
当子事件循环结束，exec() 返回之后才可以执行父循环中的事件。当然，这不代表在执行子循环的时候，类似父循环中的界面响应会被中断，因为往往子循环中也会有父循环的大部分事件，执行QMessageBox::exec()，QEventLoop::exec()的时候，虽然这些exec()打断了main()中的QApplication::exec()，但是由于GUI界面的响应已经被包含到子循环中了，所以GUI界面依然能够得到响应。
如果某个子事件循环仍然有效，但其父循环被强制跳出，此时父循环不会立即执行跳出，而是等待子事件循环跳出后，父循环才会跳出。

事件的转发与处理流程

Qt 程序需要在 main()函数创建一个 QApplication对象，然后调用它的 exec()函数。这个函数就是开始 Qt 的事件循环。在执行 exec()函数之后，程序将进入事件循环来监听应用程序的事件。

事件循环与事件队列事件的转发与处理流程

同步与异步事件

同步事件：调用 QCoreApplication::sendEvent()，会直接使用 QCoreApplication::notify将事件发送给事件接收方，事件会立即被执行。
异步事件：调用 QCoreApplication::postEvent(), 会将事件加入到事件队列，等待事件循环进行处理。

事件分发器

Qt 中每个事件类型都有一个枚举类型 QEvent::Type的数据成员，通过该枚举类型，在程序中可以区分不同的事件类型，根据不同的事件类型进行不同的动作。如下即为 QObject::event的源码：

事件分发器根据事件的不同，将事件发送给不同的事件处理器进行处理，因此可以通过重写事件处理器函数，让指定事件发生发生时，执行我们想要的事件处理动作。

bool QObject::event(QEvent *e){    switch (e->type()) {    case QEvent::Timer:        timerEvent((QTimerEvent *)e);        break;    case QEvent::ChildAdded:    case QEvent::ChildPolished:    case QEvent::ChildRemoved:        childEvent((QChildEvent *)e);        break;    case QEvent::DeferredDelete:        qDeleteInEventHandler(this);        break;    case QEvent::MetaCall:        {            QAbstractMetaCallEvent *mce = static_cast(e);            if (!d_func()->connections.loadRelaxed()) {                QBasicMutexLocker locker(signalSlotLock(this));                d_func()->ensureConnectionData();            }            QObjectPrivate::Sender sender(this, const_cast(mce->sender()), mce->signalId());            mce->placeMetaCall(this);            break;        }    case QEvent::ThreadChange: {        Q_D(QObject);        QThreadData *threadData = d->threadData.loadRelaxed();        QAbstractEventDispatcher *eventDispatcher = threadData->eventDispatcher.loadRelaxed();        if (eventDispatcher) {            QList timers = eventDispatcher->registeredTimers(this);            if (!timers.isEmpty()) {                // do not to release our timer ids back to the pool (since the timer ids are moving to a new thread).                eventDispatcher->unregisterTimers(this);                QMetaObject::invokeMethod(this, "_q_reregisterTimers", Qt::QueuedConnection,                                          Q_ARG(void*, (new QList(timers))));            }        }        break;    }    default:        if (e->type() >= QEvent::User) {            customEvent(e);            break;        }        return false;    }    return true;}

如果希望在事件分发之前做一些操作，就可以重写这个 event()函数。
如果传入的事件已被识别并且处理，则需要返回 true，否则返回 false。如果返回值是 true，那么 Qt 会认为这个事件已经处理完毕，不会再将这个事件发送给其它对象，而是会继续处理事件队列中的下一事件

❗❗❗在 event()函数中，调用事件对象的 accept()和 ignore()函数是没有作用的，不会影响到事件的传播

事件过滤器

事件过滤器可以对其他组件接收到的事件进行监控

事件过滤器使用步骤如下：

创建一个事件过滤器
- 任意的 QObject对象都可以作为事件过滤器使用
- 事件过滤器对象需要重写 eventFilter()函数
  - eventFilter()中可以决定是否将事件传递给组件对象，事件处理程序也可以提前写在事件过滤器中。
  - 不让事件继续转发返回 true，否则返回 false
被监控对象安装事件过滤器
- void QObject::installEventFilter(QObject *filterObj)

事件过滤器的调用时间是目标对象（也就是 eventFilter()参数里面的 watched 对象）接收到事件对象之前。如果事件被过滤掉（返回 true）那么组件对象就不会收到该事件。

❗❗❗ 事件过滤器和被安装过滤器的组件必须在同一线程，否则，过滤器将不起作用。另外，如果在安装过滤器之后，这两个组件到了不同的线程，那么，只有等到二者重新回到同一线程的时候过滤器才会有效

全局事件过滤器在 QAppliaction::instance()或 QCoreApplication::instance()上安装事件过滤器，那么任何事件在通过 notify()函数发送给其他对象之前都要先传给事件过滤器。

Qt 事件处理的 5 个层次

重写 paintEvent()、mousePressEvent()等事件处理函数。最普通、最简单的形式。
重写 event()函数。event()是任何 Qt 对象的所有事件的入口，默认是根据事件类型的不同将事件分发给不同的事件处理函数
在特定对象上安装事件过滤器，该事件过滤器仅过滤该对象接收到的事件
使用全局事件过滤器，在 QAppliaction::instance()或 QCoreApplication::instance()上安装事件过滤器。事件过滤器可以安装多个(多个事件过滤器会按安装顺序逆序激活)，相比重写 notify()更加灵活，全局过滤器有一个问题：只能用在主线程。
重写 QCoreApplication::notify()这是最强大的，和全局事件过滤器一样提供完全控制，并且不受线程的限制。但是全局范围内只能有一个被使用（因为QCoreApplication是单例的）。

事件（QEvent）与信号（SIGNAL）的区别

事件	信号
本质区别	事件是对象，都是派生自 `QEvent`的类的实例	信号是`QObject`或是其派生类的函数成员
与 QObject 的关系	事件由 `QObject`及其派生类的实例对象接收并进行处理	信号由`QObject`或是其派生类的实例对象发出（`emit`）
对程序影响	改写事件处理函数可能导致程序行为发生改变	如果将信号与不同的槽函数连接，会导致不同的行为

两者的联系：
- 事件的转发和处理，信号与槽实现的对象间通讯，都依靠于 QObject，都依靠 Qt 的事件循环。
- 一些信号，是在事件处理函数中发出的。

QPushButton 事件处理分析

示例代码：

#ifndef MYAPPLICATION_H#define MYAPPLICATION_H#include class MyApplication : QApplication{    Q_OBJECTpublic:    MyApplication(int &argc, char **argv);    bool notify(QObject *receiver, QEvent *event) override;    void installEventFilter(QObject *filter);    int exec();protected:    bool event(QEvent *e) override;};#endif // MYAPPLICATION_H

#include "myapplication.h"#include "qdebug.h"MyApplication::MyApplication(int &argc, char **argv)    : QApplication{argc, argv}{}bool MyApplication::notify(QObject *receiver, QEvent *event){    if(event->type() == QEvent::MouseButtonPress){        qDebug() << "MyApplication::notify()：发布鼠标按下事件给类型为 " << receiver->metaObject()->className()                 << " 的对象；";    }    return QApplication::notify(receiver, event);}void MyApplication::installEventFilter(QObject *filter){    QApplication* a = static_cast(this);    a->installEventFilter(filter);}int MyApplication::exec(){    return QApplication::exec();}bool MyApplication::event(QEvent *e){    if(e->type() == QEvent::MouseButtonPress){        qDebug() << "MyApplication::event(): 分发鼠标按下事件";    }    return QApplication::event(e);}

#ifndef MYBUTTON_H#define MYBUTTON_H#include class MyButton : public QPushButton{    Q_OBJECTpublic:    MyButton(QWidget* parent = nullptr);    MyButton(QString const& text, QWidget* parent = nullptr);protected:    void mousePressEvent(QMouseEvent *e) override;    bool event(QEvent* e) override;};#endif // MYBUTTON_H

#include "mybutton.h"#include #include #include MyButton::MyButton(QWidget* parent)    : QPushButton{parent}{}MyButton::MyButton(const QString &text, QWidget *parent)    : QPushButton{text, parent}{}void MyButton::mousePressEvent(QMouseEvent *e){    qDebug() << "MyButton::mousePressEvent() 按钮按下事件被处理";    QPushButton::mousePressEvent(e);// 默认的事件处理函数中，会发出信号: emit pressed()    qDebug() << "槽函数回调返回后，执行发送信号（emit）后面的代码";}bool MyButton::event(QEvent *e){    if(e->type() == QEvent::MouseButtonPress){        qDebug() << "MyButton::event(): 按钮点击事件被分发";    }    return QPushButton::event(e);}

#ifndef WIDGET_H#define WIDGET_H#include #include "mybutton.h"class Widget : public QWidget{    Q_OBJECTpublic:    Widget(QWidget *parent = nullptr);    ~Widget();protected:    bool event(QEvent *e) override;    bool eventFilter(QObject* watched, QEvent *event) override;private:    MyButton *button;private slots:    void buttonPressedSlot();};#endif // WIDGET_H

#include "widget.h"#include #include #include #include Widget::Widget(QWidget *parent)    : QWidget(parent){    button = new MyButton(">>> 按钮 <<<",this);    button->installEventFilter(this);    connect(button, &MyButton::pressed, this, &Widget::buttonPressedSlot);}Widget::~Widget(){}bool Widget::event(QEvent *e){    if(e->type() == QEvent::MouseButtonPress){        qDebug() << "Widget::event(): 按钮按下事件被分发";    }    return QWidget::event(e);}bool Widget::eventFilter(QObject* watched, QEvent *event){    if(watched == this->button && event->type() == QEvent::MouseButtonPress){        qDebug() << "在鼠标按下事件发送给 button 之前，事件过滤器 Widget::eventFilter() 先对事件进行处理";    }    return QWidget::eventFilter(watched, event);}void Widget::buttonPressedSlot(){    qDebug() << "Widget::buttonPressedSlot(): 按下按钮的槽函数被调用";}

#include "widget.h"#include "myapplication.h"#include #include class GlobalFilter : public QObject{public:    GlobalFilter(QObject *parent = nullptr) : QObject{parent}{}protected:    bool eventFilter(QObject* watched, QEvent *event) override{        if(event->type() == QEvent::MouseButtonPress){            qDebug() << "在鼠标按下事件发送给类型为 " << watched->metaObject()->className()                     << " 的对象之前，全局事件过滤器 GlobalFilter::eventFilter() 先对事件进行处理；";        }        return QObject::eventFilter(watched, event);    }};int main(int argc, char *argv[]){    MyApplication a(argc, argv);    std::unique_ptr uptr_filter(new GlobalFilter);    a.installEventFilter(uptr_filter.get());    Widget w;    w.show();    return a.exec();}

输出：

# 点击按钮输出如下信息：MyApplication::notify()：发布鼠标按下事件给类型为  QWidgetWindow  的对象；在鼠标按下事件发送给类型为  QWidgetWindow  的对象之前，全局事件过滤器 GlobalFilter::eventFilter() 先对事件进行处理；MyApplication::notify()：发布鼠标按下事件给类型为  MyButton  的对象；在鼠标按下事件发送给类型为  MyButton  的对象之前，全局事件过滤器 GlobalFilter::eventFilter() 先对事件进行处理；在鼠标按下事件发送给 button 之前，事件过滤器 Widget::eventFilter() 先对事件进行处理MyButton::event(): 按钮点击事件被分发MyButton::mousePressEvent() 按钮按下事件被处理Widget::buttonPressedSlot(): 按下按钮的槽函数被调用槽函数回调返回后，执行发送信号（emit）后面的代码

示例：查看图片的简单应用

功能如下：

选择和打开图片：点击按钮，选择打开一个图片
缩放图片：通过鼠标滚轮能够缩放图片，缩放中心为图片绘制窗口的几何中心
- 相关事件：wheelEvent()，QEvent::Resize，QEvent::Paint
拖动图片：通过鼠标左键按住来拖动图片
- 相关事件：mousePressEvent()，mouseMoveEvent()，QEvent::Paint

#ifndef WIDGET_H#define WIDGET_H#include QT_BEGIN_NAMESPACEnamespace Ui { class Widget; }QT_END_NAMESPACEclass Widget : public QWidget{    Q_OBJECTpublic:    Widget(QWidget *parent = nullptr);    ~Widget();protected:    /// 重写事件过滤器，在事件过滤器中来处理子窗口的绘图事件    /// 默认的事件过滤器默会把把父窗口下子控件的绘图事件过滤掉，因此重新父窗口的 paintEvent 是无法在子控件上绘图的。    /// 因此，直接在事件过滤器中处理绘图事件    bool eventFilter(QObject *watched, QEvent *event) override;    void mousePressEvent(QMouseEvent *event) override;    void mouseMoveEvent(QMouseEvent *event) override;    void wheelEvent(QWheelEvent *event) override;private:    /// 设置图片的缩放中心    /// 输入缩放中心在图窗中的坐标，来求更新 zoomCenter 和 zoomCenterPic    void setZoomCenter(const QPointF& zoomCenter);    /// 因为图片缩放默认以图片坐标系原点(图片左上角顶点)为缩放中心    /// 为了以 zoomCenter 为缩放中心，需要修改图片的绘制位置，    /// 通过缩放 + 移动使得图片相当于以指定的缩放中心缩放    void correctImagPosition();    Ui::Widget *ui;    QPixmap pixmap;    double scaleFactor;     ///< 缩放因子    QPointF zoomCenter;     ///< 图片缩放中心在图窗坐标系下的坐标    QPointF zoomCenterPic;  ///< 当缩放因子为 1 时，缩放中心相对于图片坐标系的坐标    QPointF posit;          ///< 图片绘制位置(为图片左上角顶点在图窗中的坐标)    bool isImgError;        ///< 读取图片是否错误的标志    QPoint lastDragPos;     ///< 暂存鼠标最新的拖动位置private slots:    void openImg();};#endif // WIDGET_H

#include "widget.h"#include "ui_widget.h"#include #include #include #include Widget::Widget(QWidget *parent)    : QWidget(parent)    , ui(new Ui::Widget)    , scaleFactor(1)    , isImgError(false){    ui->setupUi(this);    ui->widget->installEventFilter(this);// 为图片显示窗口安装事件过滤器    connect(ui->pushButton, &QPushButton::clicked, this, &Widget::openImg);}Widget::~Widget(){    delete ui;}bool Widget::eventFilter(QObject *watched, QEvent *event){    if(watched == ui->widget && event->type() == QEvent::Paint){        // 处理子窗口 ui->widget 的 Paint 事件        QPainter painter(ui->widget);        if(pixmap.isNull()){            painter.fillRect(rect(), Qt::black);            painter.setPen(Qt::white);            if(isImgError){                painter.drawText(rect(), Qt::AlignCenter, tr("无法打开图片"));                return true;            }else{                painter.drawText(rect(), Qt::AlignCenter, tr("请选择图片"));                return true;            }        }        // 缩放图片        QPixmap img = pixmap.scaled(pixmap.width() / scaleFactor, pixmap.height() / scaleFactor, Qt::KeepAspectRatio/*, Qt::SmoothTransformation*/);        correctImagPosition();// 修正图片位置        painter.drawPixmap(posit, img);// 绘制图片    }else if(watched == ui->widget && event->type() == QEvent::Resize){        // 处理子窗口 ui->widget 的 Resize 事件        QResizeEvent* re = static_cast(event);        setZoomCenter(QPointF(re->size().width() / 2.0, re->size().height() / 2.0));// 更新缩放中心位置        return false;    }else{        return QWidget::eventFilter(watched,event);//其它事件交给父类事件过滤器处理    }}void Widget::mousePressEvent(QMouseEvent *event){    if(event->button() == Qt::LeftButton)        lastDragPos = event->pos();// 暂存鼠标按下时的位置}void Widget::mouseMoveEvent(QMouseEvent *event){    if (event->buttons() & Qt::LeftButton) {        QPoint delta = event->pos() - lastDragPos;// 计算鼠标拖拽时的相对位置变化        posit.rx() += delta.x();        posit.ry() += delta.y();        // 因为 posit 改变，缩放中心相对于图片坐标系的位置也发生了改变        zoomCenterPic -= delta * scaleFactor;//或：setZoomCenter(QPointF(this->width() / 2.0, this->height() / 2.0));        lastDragPos = event->pos();        update();    }}void Widget::wheelEvent(QWheelEvent *event){    // 滚轮朝前推为正，朝后推为负    // 鼠标滚轮每滚动 1°，angleDelta() 值加或减 8    const int numDegrees = event->angleDelta().y() / 8;    // 实际中，滚轮每滚动一格，角度变化为 15°    const double numSteps = numDegrees / double(15);    // 根据滚轮的移动格数修改缩放因子    double tmp = scaleFactor * pow(0.8, numSteps);        // 限制缩放因子的范围    if(tmp < 0.1)        scaleFactor = pow(0.8, 10);    else if(tmp > 10)        scaleFactor = pow(0.8, -10);    else        scaleFactor = tmp;        update();}void Widget::setZoomCenter(const QPointF& zoomCenter){    this->zoomCenter = zoomCenter;    this->zoomCenterPic = (zoomCenter - posit) * scaleFactor;}void Widget::correctImagPosition(){    // 缩放时修正图片绘制位置    posit = zoomCenter - zoomCenterPic / scaleFactor;}void Widget::openImg(){    QString fileName = QFileDialog::getOpenFileName(this, tr("选择图片"),                                                    QDir::homePath(),                                                    tr("Images (*.png *.xpm *.jpg)"));    if(!pixmap.load(fileName)){        isImgError = true;    }else{        isImgError = false;        // 每次打开图片，设置初始缩放因子为 1        scaleFactor = 1;        // 设置图片初始在图窗中心显示        posit.rx() = (this->width() - pixmap.width()) / 2.0;        posit.ry() = (this->height() - pixmap.height()) / 2.0;        // 设置图窗中心为缩放中心        setZoomCenter(QPointF(this->width() / 2.0, this->height() / 2.0));    }    update();// 更新窗口显示}

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