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Qt MetaObject System详解之二：meta数据和数据结构

分类： LINUX

2020-10-13 16:53:52

原文地址：Qt MetaObject System详解之二：meta数据和数据结构 作者：BinChengfei


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。

view plaincopy to clipboardprint?
  1. #include   
  2. class TestObject : public QObject  
  3. {  
  4.     Q_OBJECT  
  5.     Q_PROPERTY(QString propertyA  READ getPropertyA WRITE getPropertyA RESET resetPropertyA DESIGNABLE true SCRIPTABLE true STORED true USER false)  
  6.     Q_PROPERTY(QString propertyB  READ getPropertyB WRITE getPropertyB RESET resetPropertyB)  
  7.     Q_CLASSINFO("Author", "Long Huihu")  
  8.     Q_CLASSINFO("Version", "TestObjectV1.0")  
  9.     Q_ENUMS(TestEnum)  
  10. public:  
  11.     enum TestEnum {  
  12.         EnumValueA,  
  13.         EnumValueB  
  14.     };  
  15. public:  
  16.     TestObject();  
  17. signals:  
  18.     void clicked();  
  19.     void pressed();  
  20. public slots:  
  21.     void onEventA(const QString &);  
  22.     void onEventB(int );  
  23. }  
 

 

示例类TestObject的moc文件：

view plaincopy to clipboardprint?
  1. #include "TestObject.h"  
  2. #if !defined(Q_MOC_OUTPUT_REVISION)  
  3. #error "The header file 'TestObject.h' doesn't include ."  
  4. #elif Q_MOC_OUTPUT_REVISION != 62  
  5. #error "This file was generated using the moc from 4.6.0. It"  
  6. #error "cannot be used with the include files from this version of Qt."  
  7. #error "(The moc has changed too much.)"  
  8. #endif  
  9. QT_BEGIN_MOC_NAMESPACE  
  10. static const uint qt_meta_data_TestObject[] = {  
  11.  // content:  
  12.        4,       // revision  
  13.        0,       // classname  
  14.        2,   14, // classinfo  
  15.        4,   18, // methods  
  16.        2,   38, // properties  
  17.        1,   44, // enums/sets  
  18.        0,    0, // constructors  
  19.        0,       // flags  
  20.        2,       // signalCount  
  21.  // classinfo: key, value  
  22.       22,   11,  
  23.       44,   29,  
  24.  // signals: signature, parameters, type, tag, flags  
  25.       53,   52,   52,   52, 0x05,  
  26.       63,   52,   52,   52, 0x05,  
  27.  // slots: signature, parameters, type, tag, flags  
  28.       73,   52,   52,   52, 0x0a,  
  29.       91,   52,   52,   52, 0x0a,  
  30.  // properties: name, type, flags  
  31.      113,  105, 0x0a095007,  
  32.      123,  105, 0x0a095007,  
  33.  // enums: name, flags, count, data  
  34.      133, 0x0,    2,   48,  
  35.  // enum data: key, value  
  36.      142, uint(TestObject::EnumValueA),  
  37.      153, uint(TestObject::EnumValueB),  
  38.        0        // eod  
  39. };  
  40. static const char qt_meta_stringdata_TestObject[] = {  
  41.     "TestObject\0Long Huihu\0Author\0"  
  42.     "TestObjectV1.0\0Version\0\0clicked()\0"  
  43.     "pressed()\0onEventA(QString)\0onEventB(int)\0"  
  44.     "QString\0propertyA\0propertyB\0TestEnum\0"  
  45.     "EnumValueA\0EnumValueB\0"  
  46. };  
  47. const QMetaObject TestObject::staticMetaObject = {  
  48.     { &QObject::staticMetaObject, qt_meta_stringdata_TestObject,  
  49.       qt_meta_data_TestObject, 0 }  
  50. };  
  51. #ifdef Q_NO_DATA_RELOCATION  
  52. const QMetaObject &TestObject::getStaticMetaObject() { return staticMetaObject; }  
  53. #endif //Q_NO_DATA_RELOCATION  
  54. const QMetaObject *TestObject::metaObject() const  
  55. {  
  56.     return QObject::d_ptr->metaObject ? QObject::d_ptr->metaObject : &staticMetaObject;  
  57. }  
  58. void *TestObject::qt_metacast(const char *_clname)  
  59. {  
  60.     if (!_clname) return 0;  
  61.     if (!strcmp(_clname, qt_meta_stringdata_TestObject))  
  62.         return static_cast<void*>(const_cast< TestObject*>(this));  
  63.     return QObject::qt_metacast(_clname);  
  64. }  
  65. int TestObject::qt_metacall(QMetaObject::Call _c, int _id, void **_a)  
  66. {  
  67.     _id = QObject::qt_metacall(_c, _id, _a);  
  68.     if (_id < 0)  
  69.         return _id;  
  70.     if (_c == QMetaObject::InvokeMetaMethod) {  
  71.         switch (_id) {  
  72.         case 0: clicked(); break;  
  73.         case 1: pressed(); break;  
  74.         case 2: onEventA((*reinterpret_cast< const QString(*)>(_a[1]))); break;  
  75.         case 3: onEventB((*reinterpret_cast< int(*)>(_a[1]))); break;  
  76.         default: ;  
  77.         }  
  78.         _id -= 4;  
  79.     }  
  80. #ifndef QT_NO_PROPERTIES  
  81.       else if (_c == QMetaObject::ReadProperty) {  
  82.         void *_v = _a[0];  
  83.         switch (_id) {  
  84.         case 0: *reinterpret_cast< QString*>(_v) = getPropertyA(); break;  
  85.         case 1: *reinterpret_cast< QString*>(_v) = getPropertyB(); break;  
  86.         }  
  87.         _id -= 2;  
  88.     } else if (_c == QMetaObject::WriteProperty) {  
  89.         void *_v = _a[0];  
  90.         switch (_id) {  
  91.         case 0: getPropertyA(*reinterpret_cast< QString*>(_v)); break;  
  92.         case 1: getPropertyB(*reinterpret_cast< QString*>(_v)); break;  
  93.         }  
  94.         _id -= 2;  
  95.     } else if (_c == QMetaObject::ResetProperty) {  
  96.         switch (_id) {  
  97.         case 0: resetPropertyA(); break;  
  98.         case 1: resetPropertyB(); break;  
  99.         }  
  100.         _id -= 2;  
  101.     } else if (_c == QMetaObject::QueryPropertyDesignable) {  
  102.         _id -= 2;  
  103.     } else if (_c == QMetaObject::QueryPropertyScriptable) {  
  104.         _id -= 2;  
  105.     } else if (_c == QMetaObject::QueryPropertyStored) {  
  106.         _id -= 2;  
  107.     } else if (_c == QMetaObject::QueryPropertyEditable) {  
  108.         _id -= 2;  
  109.     } else if (_c == QMetaObject::QueryPropertyUser) {  
  110.         _id -= 2;  
  111.     }  
  112. #endif // QT_NO_PROPERTIES  
  113.     return _id;  
  114. }  
  115. // SIGNAL 0  
  116. void TestObject::clicked()  
  117. {  
  118.     QMetaObject::activate(this, &staticMetaObject, 0, 0);  
  119. }  
  120. // SIGNAL 1  
  121. void TestObject::pressed()  
  122. {  
  123.     QMetaObject::activate(this, &staticMetaObject, 1, 0);  
  124. }  
  125. 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。

 

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