【翻译】复制或不复制？参数在信号-槽中的传递

Qt的信号-槽在触发的时候，信号中的参数会被复制多少次？如果信号的参数是常引用且接收信号的槽是常引用呢？信号-槽连接的类型是队列或者直接方式有什么不一样呢，如果信号的参数是值传递又会有什么不一样？

Qt的文档并有没有对这个问题进行描述，在*有详细的讨论，但遗憾的是只让读者去选择正确的答案。所以，我们详细的系统的看一下参数在信号-槽是如何传递的。

• 环境配置：
  在我们的实验中，我们需要一个在信号-槽传递的可复制类，定义如下

class Copy
{
public:
    Copy();
    Copy(int id, const QString &name);
    Copy(const Copy &rhs);
    Copy &operator=(const Copy &rhs);
private:
    int m_id;
    QString m_name;
};

拷贝构造函数和重载操作符定义了深拷贝，正如编译器做的那样，我们显示的定义这两个函数是因为我们可以在函数里打上断点或者打印调试信息。默认构造函数只和队列连接有关，我们将在后面进行解释。我们需要另外一个继承QObject的类-MainView，MainView提供了以下的信号和槽。

signals:
    void sendConstRef(const Copy &c);
    void sendValue(Copy c);
public slots:
    void receiveConstRef(const Copy &c);
    void receiveValue(Copy c);

MainView定义了每个信号和槽在不同连接方式时的连接

    Qt::ConnectionType ctype = Qt::DirectConnection;
//    qRegisterMetaType<Copy>("Copy");
//    Qt::ConnectionType ctype = Qt::QueuedConnection;
    connect(this, SIGNAL(sendConstRef(Copy)), 
            this, SLOT(receiveConstRef(Copy)), ctype);
    connect(this, SIGNAL(sendValue(Copy)), 
            this, SLOT(receiveConstRef(Copy)), ctype);
    connect(this, SIGNAL(sendConstRef(Copy)), 
            this, SLOT(receiveValue(Copy)), ctype);
    connect(this, SIGNAL(sendValue(Copy)), 
            this, SLOT(receiveValue(Copy)), ctype);

上面的代码用于直接直接（Directed-Connect）方式。对于队列连接（Queue-Connect）,可以注释第一行和取消第二和第三行的注释

发射信号的代码如下

    Copy c(1, "James");
    emit sendConstRef(c);
//    emit sendValue(c);

• 直接连接模式

1. sendConstRef => receiveConstRef
   我们在Copy类中的复制构造函数和重载操作符函数打印调试信息，如果只调用 emit sendConstRef©,调试信息并没有触发，这并没有什么可惊讶的，因为在直接连接方式下的信号-槽在C++中只是一串同步或直接的C++函数调用而已。尽管如此，这对于我们知道当sendConstRef信号发射后，函数调用如何工作都是有启发作用的。
   元-对象（meta-object）代码中的2,3,4是一个信号的中参数依次派发到与信号连接的槽中，在这种情况下，参数拷贝没有发生。这里有两个需要思考的地方：什么情况下Copy的拷贝会发生，什么时候传递Copy对象到槽函数：MainView::sendConstRef or MainView::receiveConstRef.
   这两个地方取决于标准C++行为：这个复制是非必要的，因为这两个函数的参数都是常引用。这里同样没有参数的生命周期问题，因为在receiveConstRef函数在sendConstRef的Copy对象结束之前

2. sendConstRef => receiveValue
   基于上面的额分析，我们很容易知道在这种情况下是需要一次拷贝的。在步骤4中，qt_static_meta_call 调用 receiveValue(Copy c) Copy对值属于值传递，因此需要被复制

3. sendValue => receiveConstRef
   发生了一次值传递，在Copy对象传递到sendValue中

4. sendValue => receiveValue
   这是最糟糕的状况，发生了两次复制，一次是Copy对象传递到sendValue中，另外一次是Copy对象到receiveValue中

• 队列连接模式

信号-槽的队列连接模式无非是一次异步的函数调用，从概念上看，派发函数 QMetaObject::activate 没有直接调用槽，而是创建一个从槽中创建一个控制对象并插入到事件队列中。当轮到这个控制对象中，事件循环中的分配器将会移除这个控制对象，并执行这个槽函数，当QMetaObject::activate创建控制对象时，同时存储Copy对象在队列中。因此，我们会得到额外的一次对象拷贝。
在队列连接方式中，我们需要使用qRegisterMetaType(“Copy”)使QMetaObject::activate 能够工作，任何一个元类型（meta type）都需要有默认构造函数，拷贝构造函数和析构函数，这也是Copy有默认构造函数的原因。
队列连接方式不仅能在信号和槽在同一线程的情况下工作，同样也能在不同线程下工作。在多线程环境下，我们需要使用引用传递在信号和槽里以减少不必要的参数拷贝。Qt保证参数在线程的作用域范围被复制。

• 结论
  以下表格总结了我们的结果。例如第一行，如果程序传递信号的参数为引用到槽，那么在直接连接则不发生复制，在队列连接则发生一次复制

  Signal	Slot	Direct	Queued
  const Copy&	const Copy&	0	1
  const Copy&	Copy	1	2
  Copy	const Copy&	1	2
  Copy	Copy	2	3

有上面结果得出的结论是我们在信号-槽的参数需为常引用。这同样对直接连接和队列连接。即使发送的信号和接收的槽在不同的线程中，我们仍然需在参数传递常引用。Qt在跨线程处理参数复制很小心，但也一切都顺利。
对了，我们在一个连接(connect)指定参数为const Copy&或者Copy是一样的，Qt都会归一化当成Copy类型进行处理。然而这种归一化并不意味着，信号槽里的参数总是会被复制的，无论参数传的是引用传递还是值传递。

本文翻译自：Copied or Not Copied: Arguments in Signal-Slot Connections?

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