Qt MetaObject 详解之二:QMeta数据以及数据结构信息
2016-11-02 11:09
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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; //预留字段，暂未使用
} d;
}
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。
TestObject类继承自QObject，定义了两个Property：propertyA，propertyB；两个classinfo：Author,Version；一个枚举：TestEnum。
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#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 );
}
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#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
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。
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; //预留字段，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
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#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 );
}
示例类TestObject的moc文件：
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#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
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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