1 引言

Qt信号槽是一大特色，介绍它的文章也数不胜数，为啥还要说呢，主要还是想从实现原理作为切入点，谈谈一个信号发射到槽函数执行所经历的大致流程，从宏观角度进行一个简单梳理，相比于一般的文章稍微深入一点点吧，毕竟水平有限，希望能帮到一些有一定Qt基础的人。

2 信号槽执行流程

这里主要分析信号槽队列连接方式，比较有代表性一点。

2.1 建立连接

首先，使用QObject::connect()函数建立信号与槽的连接，这些信号槽的连接信息将以 QObjectPrivate::Connection 对象的形式存储在 ConnectionList（QList<QObjectPrivate::Connection>）列表中。每一个 Connection 对象包含了信号发送者对象的指针、信号的索引（对应于发送者信号列表中的位置）、槽的接收者对象的指针、槽的方法信息、连接的类型、额外的连接标志或者参数。

连接的类型一般有三种：
直接连接（DirectConnection）：槽函数会直接在信号发射的那个线程上立即执行。
队列连接（QueuedConnection）：如果信号和槽属于不同的线程，槽函数的执行将会在目标槽所属对象的事件循环中异步执行。为了达到这个目的，Qt 封装一个 QMetaCallEvent 事件。
阻塞队列连接（BlockingQueuedConnection）：与队列连接类似，但是发射信号的线程会阻塞等待槽函数执行完毕。

其中，ConnectionList 是一个链表数据结构，它保存了与一个特定信号相关联的所有连接，在内存中动态分配，通常在对象被创建时初始化。如何关联上呢？QObject 类有一个指向 QObjectPrivate 类型的私有数据指针（d_ptr），QObjectPrivate 包含一个或多个 ConnectionList 实例，这里需要注意的是每一个信号对应一个 ConnectionList。

2.2 发射信号

当信号被发射时，moc生成的QMetaObject::activate函数会被调用，它会负责查找所有与信号链接的槽，并依次调用每个槽。

首先通过 QObjectPrivate 获取到所有的信号槽连接信息；
通过发射信号的索引，activate() 函数可以确定哪些 Connection 对象是与当前发射的信号相关的；
activate() 函数遍历与信号相关的所有 Connection 对象。对于每个 Connection，它会根据连接时的类型来决定是直接调用槽函数，还是将调用事件（QMetaCallEvent）推送到指定接收者的事件队列中；
如果槽是在相同线程被直接连接的，那么 QObject::activate() 会直接调用该槽函数。如果是跨线程连接的方式，事件将被排队，在接收者对象所处线程的事件循环中被处理，随后调用对应的槽函数；
对于每个槽函数的调用，activate() 会传递正确的参数，这是通过从信号发射时传递的参数列表中复制参数实现的。

2.3 执行槽函数

前面提到，在信号发射时，Qt会检查这些连接并确定如何调用关联的槽函数。如果连接是 Qt::DirectConnection 并且信号与槽位于同一线程，那么槽会直接被调用，如果连接是 Qt::QueuedConnection 或者信号与槽位于不同的线程，Qt 则会创建一个 QMetaCallEvent。

封装事件（Event Wrapping）:
如果连接类型是 Qt::QueuedConnection 或 Qt::BlockingQueuedConnection，并且发射信号的线程与接收槽的线程不同，Qt会创建一个特殊的事件对象 QMetaCallEvent，它包含了调用槽函数所需的所有信息，包括接收者的槽函数指针、参数值的拷贝等。
事件投递（Event Posting）:
生成的事件被投递到接收对象所属线程的事件队列中。Qt使用QCoreApplication::postEvent()函数在应用程序的主事件循环中投递事件，在这个过程中，发射信号的线程不会阻塞等待（除非是 Qt::BlockingQueuedConnection 类型，这时会等待槽方法执行完毕）。
事件处理（Event Processing）:
在接收者所属线程，线程的事件循环将持续运行等待事件，接收者线程的事件循环收到 QMetaCallEvent 后，会根据事件中封装的信息，调用目标对象的 qt_metacall 函数执行相应的槽方法。
qt_metacall 是 Qt 框架中的一个特殊成员函数，它是 QObject 类的一部分，它允许动态调用槽和操作属性，由 Q_OBJECT 宏定义，是元对象系统的核心，它允许实现反射和对象间的通信，而 QMetaCallEvent 是一种用于线程间槽调用的事件。这两者协同工作，使得 Qt 的信号和槽机制可以跨线程安全地操作。
槽函数执行（Slot Invocation）:
在 qt_metacall 函数中，根据事件的信息，使用反射机制调用具体的槽函数，并将参数传递给它。这样，即便是跨线程，槽函数也可以在接收者所在线程的上下文中被正确执行。