Qt MetaObject System详解之二：meta数据和数据结构

如果一个类的声明中包含Q_OBJECT宏，那么qmake将为这个类生成 meta信息，这个信息在前一篇中所提到的moc文件中。这一篇通过解析这个一个示例moc文件来阐述这些meta信息的存储方式和格式；本篇先说明了一 下QMetaObject的数据结构，然后呈现了一个简单的类TestObject类及其生成的moc文件，最后对这个moc文件个内容进行了详细解释。

QMetaObject的数据定义：

QMetaObject包含唯一的数据成员如下（见头文件qobjectdefs.h）

struct QMetaObject
{
private：
struct { // private data
        const QMetaObject *superdata;  //父类QMetaObject实例的指针
        const char *stringdata;                //一段字符串内存块，包含MetaObject信息之字符串信息
        const uint *data;                         //一段二级制内存块，包含MetaObject信息之二进制信息
        const void *extradata;                //额外字段，暂未使用
    } d;
}

 

QMetaObjectPrivate的数据定义：

QMetaObjectPrivate是QMetaObject的私有实现类，其数据定 义部分如下（见头文件qmetaobject_p.h)。该数据结构全是int类型，一些是直接的int型信息，比如classInfoCount、 methodCount等，还有一些是用于在QMetaObject的stringdata和data内存块中定位信息的索引值。下文结合这两个内存块的 结构再分析个字段的含义。

struct QMetaObjectPrivate
{
    int revision;
    int className;
    int classInfoCount, classInfoData;
    int methodCount, methodData;
    int propertyCount, propertyData;
    int enumeratorCount, enumeratorData;
    int constructorCount, constructorData; //since revision 2
    int flags; //since revision 3
    int signalCount; //since revision
}

 

 

下文利用一个示例QObject子类及其moc文件，来分析QMetaObject的信息结构。

示例类TestObject:

TestObject类继承自QObject，定义了两个Property：propertyA，propertyB；两个classinfo：Author,Version；一个枚举：TestEnum。

#include
class TestObject : public QObject
{
    Q_OBJECT
    Q_PROPERTY(QString propertyA  READ getPropertyA WRITE getPropertyA RESET resetPropertyA DESIGNABLE true SCRIPTABLE true STORED true USER false)
    Q_PROPERTY(QString propertyB  READ getPropertyB WRITE getPropertyB RESET resetPropertyB)
    Q_CLASSINFO("Author", "Long Huihu")
    Q_CLASSINFO("Version", "TestObjectV1.0")
    Q_ENUMS(TestEnum)
public:
    enum TestEnum {
        EnumValueA,
        EnumValueB
    };
public:
    TestObject();
signals:
    void clicked();
    void pressed();
public slots:
    void onEventA(const QString &);
    void onEventB(int );
}

#include <QObject> class TestObject : public QObject { Q_OBJECT Q_PROPERTY(QString propertyA READ getPropertyA WRITE getPropertyA RESET resetPropertyA DESIGNABLE true SCRIPTABLE true STORED true USER false) Q_PROPERTY(QString propertyB READ getPropertyB WRITE getPropertyB RESET resetPropertyB) Q_CLASSINFO("Author", "Long Huihu") Q_CLASSINFO("Version", "TestObjectV1.0") Q_ENUMS(TestEnum) public: enum TestEnum { EnumValueA, EnumValueB }; public: TestObject(); signals: void clicked(); void pressed(); public slots: void onEventA(const QString &); void onEventB(int ); }  

 

示例类TestObject的moc文件：

#include "TestObject.h"
#if !defined(Q_MOC_OUTPUT_REVISION)
#error "The header file 'TestObject.h' doesn't include ."
#elif Q_MOC_OUTPUT_REVISION != 62
#error "This file was generated using the moc from 4.6.0. 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_TestObject[] = {
 // content:
       4,       // revision
       0,       // classname
       2,   14, // classinfo
       4,   18, // methods
       2,   38, // properties
       1,   44, // enums/sets
       0,    0, // constructors
       0,       // flags
       2,       // signalCount
 // classinfo: key, value
      22,   11,
      44,   29,
 // signals: signature, parameters, type, tag, flags
      53,   52,   52,   52, 0x05,
      63,   52,   52,   52, 0x05,
 // slots: signature, parameters, type, tag, flags
      73,   52,   52,   52, 0x0a,
      91,   52,   52,   52, 0x0a,
 // properties: name, type, flags
     113,  105, 0x0a095007,
     123,  105, 0x0a095007,
 // enums: name, flags, count, data
     133, 0x0,    2,   48,
 // enum data: key, value
     142, uint(TestObject::EnumValueA),
     153, uint(TestObject::EnumValueB),
       0        // eod
};
static const char qt_meta_stringdata_TestObject[] = {
    "TestObject\0Long Huihu\0Author\0"
    "TestObjectV1.0\0Version\0\0clicked()\0"
    "pressed()\0onEventA(QString)\0onEventB(int)\0"
    "QString\0propertyA\0propertyB\0TestEnum\0"
    "EnumValueA\0EnumValueB\0"
};
const QMetaObject TestObject::staticMetaObject = {
    { &QObject::staticMetaObject, qt_meta_stringdata_TestObject,
      qt_meta_data_TestObject, 0 }
};
#ifdef Q_NO_DATA_RELOCATION
const QMetaObject &TestObject::getStaticMetaObject() { return staticMetaObject; }
#endif //Q_NO_DATA_RELOCATION
const QMetaObject *TestObject::metaObject() const
{
    return QObject::d_ptr->metaObject ? QObject::d_ptr->metaObject : &staticMetaObject;
}
void *TestObject::qt_metacast(const char *_clname)
{
    if (!_clname) return 0;
    if (!strcmp(_clname, qt_meta_stringdata_TestObject))
        return static_cast<void*>(const_cast< TestObject*>(this));
    return QObject::qt_metacast(_clname);
}
int TestObject::qt_metacall(QMetaObject::Call _c, int _id, void **_a)
{
    _id = QObject::qt_metacall(_c, _id, _a);
    if (_id < 0)
        return _id;
    if (_c == QMetaObject::InvokeMetaMethod) {
        switch (_id) {
        case 0: clicked(); break;
        case 1: pressed(); break;
        case 2: onEventA((*reinterpret_cast< const QString(*)>(_a[1]))); break;
        case 3: onEventB((*reinterpret_cast< int(*)>(_a[1]))); break;
        default: ;
        }
        _id -= 4;
    }
#ifndef QT_NO_PROPERTIES
      else if (_c == QMetaObject::ReadProperty) {
        void *_v = _a[0];
        switch (_id) {
        case 0: *reinterpret_cast< QString*>(_v) = getPropertyA(); break;
        case 1: *reinterpret_cast< QString*>(_v) = getPropertyB(); break;
        }
        _id -= 2;
    } else if (_c == QMetaObject::WriteProperty) {
        void *_v = _a[0];
        switch (_id) {
        case 0: getPropertyA(*reinterpret_cast< QString*>(_v)); break;
        case 1: getPropertyB(*reinterpret_cast< QString*>(_v)); break;
        }
        _id -= 2;
    } else if (_c == QMetaObject::ResetProperty) {
        switch (_id) {
        case 0: resetPropertyA(); break;
        case 1: resetPropertyB(); break;
        }
        _id -= 2;
    } else if (_c == QMetaObject::QueryPropertyDesignable) {
        _id -= 2;
    } else if (_c == QMetaObject::QueryPropertyScriptable) {
        _id -= 2;
    } else if (_c == QMetaObject::QueryPropertyStored) {
        _id -= 2;
    } else if (_c == QMetaObject::QueryPropertyEditable) {
        _id -= 2;
    } else if (_c == QMetaObject::QueryPropertyUser) {
        _id -= 2;
    }
#endif // QT_NO_PROPERTIES
    return _id;
}
// SIGNAL 0
void TestObject::clicked()
{
    QMetaObject::activate(this, &staticMetaObject, 0, 0);
}
// SIGNAL 1
void TestObject::pressed()
{
    QMetaObject::activate(this, &staticMetaObject, 1, 0);
}
QT_END_MOC_NAMESPACE

#include "TestObject.h" #if !defined(Q_MOC_OUTPUT_REVISION) #error "The header file 'TestObject.h' doesn't include <QObject>." #elif Q_MOC_OUTPUT_REVISION != 62 #error "This file was generated using the moc from 4.6.0. 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_TestObject[] = { // content: 4, // revision 0, // classname 2, 14, // classinfo 4, 18, // methods 2, 38, // properties 1, 44, // enums/sets 0, 0, // constructors 0, // flags 2, // signalCount // classinfo: key, value 22, 11, 44, 29, // signals: signature, parameters, type, tag, flags 53, 52, 52, 52, 0x05, 63, 52, 52, 52, 0x05, // slots: signature, parameters, type, tag, flags 73, 52, 52, 52, 0x0a, 91, 52, 52, 52, 0x0a, // properties: name, type, flags 113, 105, 0x0a095007, 123, 105, 0x0a095007, // enums: name, flags, count, data 133, 0x0, 2, 48, // enum data: key, value 142, uint(TestObject::EnumValueA), 153, uint(TestObject::EnumValueB), 0 // eod }; static const char qt_meta_stringdata_TestObject[] = { "TestObject\0Long Huihu\0Author\0" "TestObjectV1.0\0Version\0\0clicked()\0" "pressed()\0onEventA(QString)\0onEventB(int)\0" "QString\0propertyA\0propertyB\0TestEnum\0" "EnumValueA\0EnumValueB\0" }; const QMetaObject TestObject::staticMetaObject = { { &QObject::staticMetaObject, qt_meta_stringdata_TestObject, qt_meta_data_TestObject, 0 } }; #ifdef Q_NO_DATA_RELOCATION const QMetaObject &TestObject::getStaticMetaObject() { return staticMetaObject; } #endif //Q_NO_DATA_RELOCATION const QMetaObject *TestObject::metaObject() const { return QObject::d_ptr->metaObject ? QObject::d_ptr->metaObject : &staticMetaObject; } void *TestObject::qt_metacast(const char *_clname) { if (!_clname) return 0; if (!strcmp(_clname, qt_meta_stringdata_TestObject)) return static_cast<void*>(const_cast< TestObject*>(this)); return QObject::qt_metacast(_clname); } int TestObject::qt_metacall(QMetaObject::Call _c, int _id, void **_a) { _id = QObject::qt_metacall(_c, _id, _a); if (_id < 0) return _id; if (_c == QMetaObject::InvokeMetaMethod) { switch (_id) { case 0: clicked(); break; case 1: pressed(); break; case 2: onEventA((*reinterpret_cast< const QString(*)>(_a[1]))); break; case 3: onEventB((*reinterpret_cast< int(*)>(_a[1]))); break; default: ; } _id -= 4; } #ifndef QT_NO_PROPERTIES else if (_c == QMetaObject::ReadProperty) { void *_v = _a[0]; switch (_id) { case 0: *reinterpret_cast< QString*>(_v) = getPropertyA(); break; case 1: *reinterpret_cast< QString*>(_v) = getPropertyB(); break; } _id -= 2; } else if (_c == QMetaObject::WriteProperty) { void *_v = _a[0]; switch (_id) { case 0: getPropertyA(*reinterpret_cast< QString*>(_v)); break; case 1: getPropertyB(*reinterpret_cast< QString*>(_v)); break; } _id -= 2; } else if (_c == QMetaObject::ResetProperty) { switch (_id) { case 0: resetPropertyA(); break; case 1: resetPropertyB(); break; } _id -= 2; } else if (_c == QMetaObject::QueryPropertyDesignable) { _id -= 2; } else if (_c == QMetaObject::QueryPropertyScriptable) { _id -= 2; } else if (_c == QMetaObject::QueryPropertyStored) { _id -= 2; } else if (_c == QMetaObject::QueryPropertyEditable) { _id -= 2; } else if (_c == QMetaObject::QueryPropertyUser) { _id -= 2; } #endif // QT_NO_PROPERTIES return _id; } // SIGNAL 0 void TestObject::clicked() { QMetaObject::activate(this, &staticMetaObject, 0, 0); } // SIGNAL 1 void TestObject::pressed() { QMetaObject::activate(this, &staticMetaObject, 1, 0); } QT_END_MOC_NAMESPACE

 

qt_meta_data_TestObject：：定义的正是QMetaObject::d.data指向的信息块；

qt_meta_stringdata_TestObject：定义的是QMetaObject::d.dataString指向的信息块；

const QMetaObject TestObject::staticMetaObject ：定义TestObject类的MetaObject实例，从中可以看出QMetaObject各个字段是如何被赋值的；

const QMetaObject *TestObject::metaObject() const：重写了QObject::metaObject函数，返回上述的MetaObject实例指针。

TestObject：：qt_metacall()是重写QObject的方法，依据传入的参数来调用signal&slot或访问property，动态方法调用属性访问正是依赖于这个方法，在第四篇中会再讲到该方法。

TestObject：：clicked（）和TestObject：：pressed（）正是对两个signal的实现，可见，signal其实就是一种方法，只不过这种方法由qt meta system来实现，不用我们自己实现。

 

 

 TestObject类的所有meta信息就存储在 qt_meta_data_TestObject和qt_meta_stringdata_TestObject这两个静态数据中。 QMetaObject的接口的实现正是基于这两块数据。下面就对这两个数据进行分块说明。

 

static const uint qt_meta_data_TestObject[] = { 

 

数据块一：
        // content:
       4,       // revision
       0,       // classname

       2,   14, // classinfo   

       4,   18, // methods

       2,   38, // properties
       1,   44, // enums/sets
       0,    0, // constructors
       0,       // flags
       2,       // signalCount

 

这块数据可以被看做meta信息的头部，正好和QMetaObjectPrivate数据结构相对应，在QMetaObject的实现中，正是将这块数据映射为QMetaObjectPrivate进行使用的。

第一行数据“4”：版本号；

第二行数据“0”：类型名，该值是qt_meta_stringdata_TestObject的索引，qt_meta_stringdata_TestObject[0]这个字符串不正是类型名“TestObject”吗。

第三行数据“2,14”，第一个表明有2个classinfo被定义，第二个是说具体的 classinfo信息在qt_meta_data_TestObject中的索引，qt_meta_data_TestObject[14]的位置两个 classinfo名值对的定义；

第四行数据“4,18”，指明method的信息，模式同上；

第五行数据“2,38”，指明property的信息，模式同上；
第六行数据“1,14”，指明enum的信息，模式同上。 

 

数据块二：
 // classinfo: key, value
      22,   11,
      44,   29,

classinfo信息块。第一行“22,11”，22表明 qt_meta_stringdata_TestObject[22]处定义的字符串是classinfo的key，11表明 qt_meta_stringdata_TestObject[11]处的字符串就是value。第二行“44,29”定义第二个classinfo。

 

数据块三：
 // signals: signature, parameters, type, tag, flags
      53,   52,   52,   52, 0x05,
      63,   52,   52,   52, 0x05,

signal信息块。第一行“53,   52,   52,   52, 0x05”定义第一个signal clicked()。qt_meta_stringdata_TestObject[53]是signal名称字符串。parameters 52, type 52, tag 52, flags如何解释暂未知。

 

数据块四：
 // slots: signature, parameters, type, tag, flags
      73,   52,   52,   52, 0x0a,
      91,   52,   52,   52, 0x0a,

slots信息，模式类似signal。

 

数据块五：
 // properties: name, type, flags
     113,  105, 0x0a095007,
     123,  105, 0x0a095007,

property性信息，模式类signal和slots，105如何和type对应暂未知。

 

数据块六：
 // enums: name, flags, count, data
     133, 0x0,    2,   48,
 // enum data: key, value
     142, uint(TestObject::EnumValueA),
     153, uint(TestObject::EnumValueB),

enum信息，第一行定义的是枚举名，flag，值的数目，data48不知是什么。

几行定义的是各枚举项的名称和值。名称同上都是qt_meta_stringdata_TestObject的索引值。

       0        // eod
};

 

static const char qt_meta_stringdata_TestObject[] = {

这块数据就是meta信息所需的字符串。是一个字符串的序列。
    "TestObject\0Long Huihu\0Author\0"
    "TestObjectV1.0\0Version\0\0clicked()\0"
    "pressed()\0onEventA(QString)\0onEventB(int)\0"
    "QString\0propertyA\0propertyB\0TestEnum\0"
    "EnumValueA\0EnumValueB\0"
};

 

可以看出，meta信息在moc文件中以静态数据的形式被定义，其排列有点类似可执行文件中静态数据信息的排布。