浅议Qt的事件处理机制

深入了解事件处理系统对于每个学习Qt人来说非常重要，可以说，Qt是以事件驱动的UI工具集。 大家熟知Signals/Slots在多线程的实现也依赖于Qt的事件处理机制。

在Qt中，事件被封装成一个个对象，所有的事件均继承自抽象类QEvent. 接下来依次谈谈Qt中有谁来产生、分发、接受和处理事件：

1. 谁来产生事件： 最容易想到的是我们的输入设备，比如键盘、鼠标产生的

keyPressEvent，keyReleaseEvent，mousePressEvent，mouseReleaseEvent事件（他们被封装成QMouseEvent和QKeyEvent），这些事件来自于底层的操作系统，它们以异步的形式通知Qt事件处理系统，后文会仔细道来。当然Qt自己也会产生很多事件，比如QObject::startTimer()会触发QTimerEvent.
用户的程序可还以自己定制事件。

2. 谁来接受和处理事件：答案是QObject。在Qt的内省机制剖析一文已经介绍QObject 类是整个Qt对象模型的心脏，事件处理机制是QObject三大职责（内存管理、内省(intropection)与事件处理制）之一。任何一个想要接受并处理事件的对象均须继承自QObject，可以选择重载QObject::event()函数或事件的处理权转给父类。

3. 谁来负责分发事件：对于non-GUI的Qt程序，是由QCoreApplication负责将QEvent分发给QObject的子类-Receiver. 对于Qt GUI程序，由QApplication来负责。

接下来，将通过对代码的解析来看看QT是利用event loop从事件队列中获取用户输入事件，又是如何将事件转义成QEvents，并分发给相应的QObject处理。

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#include <QApplication>

#include "widget.h"

//Section 1

int main(int argc, char *argv[])

{

QApplication app(argc, argv);

Widget window; // Widget 继承自QWidget

window.show();

return app.exec(); // 进入Qpplication事件循环，见section 2

}

// Section 2:

int QApplication::exec()

{

//skip codes

//简单的交给QCoreApplication来处理事件循环=〉section 3

return QCoreApplication::exec();

}

// Section 3

int QCoreApplication::exec()

{

//得到当前Thread数据

QThreadData *threadData = self->d_func()->threadData;

if (threadData != QThreadData::current()) {

qWarning("%s::exec: Must be called from the main thread", self->metaObject()->className());

return -1;

}

//检查event loop是否已经创建

if (!threadData->eventLoops.isEmpty()) {

qWarning("QCoreApplication::exec: The event loop is already running");

return -1;

}

...

QEventLoop eventLoop;

self->d_func()->in_exec = true;

self->d_func()->aboutToQuitEmitted = false;

//委任QEventLoop 处理事件队列循环 ==> Section 4

int returnCode = eventLoop.exec();

....

}

return returnCode;

}

// Section 4

int QEventLoop::exec(ProcessEventsFlags flags)

{

//这里的实现代码不少，最为重要的是以下几行

Q_D(QEventLoop); // 访问QEventloop私有类实例d

try {

//只要没有遇见exit，循环派发事件

while (!d->exit)

processEvents(flags | WaitForMoreEvents | EventLoopExec);

} catch (...) {}

}

// Section 5

bool QEventLoop::processEvents(ProcessEventsFlags flags)

{

Q_D(QEventLoop);

if (!d->threadData->eventDispatcher)

return false;

if (flags & DeferredDeletion)

QCoreApplication::sendPostedEvents(0, QEvent::DeferredDelete);

//将事件派发给与平台相关的QAbstractEventDispatcher子类 =>Section 6

return d->threadData->eventDispatcher->processEvents(flags);

}

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// Section 6，QTDIR/src/corelib/kernel/qeventdispatcher_win.cpp

// 这段代码是完成与windows平台相关的windows c++。 以跨平台著称的Qt同时也提供了对Symiban,Unix等平台的消息派发支持

// 其事现分别封装在QEventDispatcherSymbian和QEventDispatcherUNIX

// QEventDispatcherWin32派生自QAbstractEventDispatcher.

bool QEventDispatcherWin32::processEvents(QEventLoop::ProcessEventsFlags flags)

{

Q_D(QEventDispatcherWin32);

if (!d->internalHwnd)

createInternalHwnd();

d->interrupt = false;

emit awake();

bool canWait;

bool retVal = false;

bool seenWM_QT_SENDPOSTEDEVENTS = false;

bool needWM_QT_SENDPOSTEDEVENTS = false;

do {

DWORD waitRet = 0;

HANDLE pHandles[MAXIMUM_WAIT_OBJECTS - 1];

QVarLengthArray<MSG> processedTimers;

while (!d->interrupt) {

DWORD nCount = d->winEventNotifierList.count();

Q_ASSERT(nCount < MAXIMUM_WAIT_OBJECTS - 1);

MSG msg;

bool haveMessage;

if (!(flags & QEventLoop::ExcludeUserInputEvents) && !d->queuedUserInputEvents.isEmpty()) {

// process queued user input events

haveMessage = true;

//从处理用户输入队列中取出一条事件

msg = d->queuedUserInputEvents.takeFirst();

} else if(!(flags & QEventLoop::ExcludeSocketNotifiers) && !d->queuedSocketEvents.isEmpty()) {

// 从处理socket队列中取出一条事件

haveMessage = true;

msg = d->queuedSocketEvents.takeFirst();

} else {

haveMessage = PeekMessage(&msg, 0, 0, 0, PM_REMOVE);

if (haveMessage && (flags & QEventLoop::ExcludeUserInputEvents)

&& ((msg.message >= WM_KEYFIRST

&& msg.message <= WM_KEYLAST)

|| (msg.message >= WM_MOUSEFIRST

&& msg.message <= WM_MOUSELAST)

|| msg.message == WM_MOUSEWHEEL

|| msg.message == WM_MOUSEHWHEEL

|| msg.message == WM_TOUCH

#ifndef QT_NO_GESTURES

|| msg.message == WM_GESTURE

|| msg.message == WM_GESTURENOTIFY

#endif

|| msg.message == WM_CLOSE)) {

// 用户输入事件入队列，待以后处理

haveMessage = false;

d->queuedUserInputEvents.append(msg);

}

if (haveMessage && (flags & QEventLoop::ExcludeSocketNotifiers)

&& (msg.message == WM_QT_SOCKETNOTIFIER && msg.hwnd == d->internalHwnd)) {

// socket 事件入队列，待以后处理

haveMessage = false;

d->queuedSocketEvents.append(msg);

}

}

....

if (!filterEvent(&msg)) {

TranslateMessage(&msg);

//将事件打包成message调用Windows API派发出去

//分发一个消息给窗口程序。消息被分发到回调函数，将消息传递给windows系统，windows处理完毕，会调用回调函数 => section 7

DispatchMessage(&msg);

}

}

}

} while (canWait);

...

return retVal;

}

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// Section 7 windows窗口回调函数 定义在QTDIR/src/gui/kernel/qapplication_win.cpp

extern "C" LRESULT QT_WIN_CALLBACK QtWndProc(HWND hwnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam)

{

...

//将消息重新封装成QEvent的子类QMouseEvent ==> Section 8

result = widget->translateMouseEvent(msg);

...

}

从Section
1~Section7， Qt进入QApplication的event loop，经过层层委任，最终QEventloop的processEvent将通过与平台相关的QAbstractEventDispatcher的子类QEventDispatcherWin32获得用户的用户输入事件，并将其打包成message后，通过标准Windows API ，把消息传递给了Windows OS，Windows OS得到通知后回调QtWndProc, 至此事件的分发与处理完成了一半的路程。

在下文中，我们将进一步讨论当我们收到来在Windows的回调后，事件又是怎么一步步打包成QEvent并通过QApplication分发给最终事件的接受和处理者QObject::event.

我们在上文中，介绍了Qt框架的事件处理机制：事件的产生、分发、接受和处理，并以视窗系统鼠标点击QWidget为例，对代码进行了剖析，向大家分析了Qt框架如何通过Event Loop处理进入处理消息队列循环，如何一步一步委派给平台相关的函数获取、打包用户输入事件交给视窗系统处理，函数调用栈如下：

main(int, char **)
QApplication::exec()
QCoreApplication::exec()
QEventLoop::exec(ProcessEventsFlags )
QEventLoop::processEvents(ProcessEventsFlags )
QEventDispatcherWin32::processEvents(QEventLoop::ProcessEventsFlags)

本文将介绍Qt app在视窗系统回调后，事件又是怎么一步步通过QApplication分发给最终事件的接受和处理者QWidget::event, （QWidget继承Object,重载其虚函数event)，以下所有的讨论都将嵌入在源码之中。

QT_WIN_CALLBACK QtWndProc(HWNDhwnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam) bool
QETWidget::translateMouseEvent(const MSG &msg)
bool QApplicationPrivate::sendMouseEvent(...)
inline bool QCoreApplication::sendSpontaneousEvent(QObject *receiver, QEvent *event)
bool QCoreApplication::notifyInternal(QObject *receiver, QEvent *event)
bool QApplication::notify(QObject *receiver, QEvent *e)
bool QApplicationPrivate::notify_helper(QObject *receiver, QEvent * e)
bool QWidget::event(QEvent *event)

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// (续上文Section 7) Section 2-1：

QT_WIN_CALLBACK QtWndProc(HWND hwnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam)

{

...

//检查message是否属于Qt可转义的鼠标事件

if (qt_is_translatable_mouse_event(message)) {

if (QApplication::activePopupWidget() != 0) {

POINT curPos = msg.pt;

//取得鼠标点击坐标所在的QWidget指针，它指向我们在main创建的widget实例

QWidget* w = QApplication::widgetAt(curPos.x, curPos.y);

if (w)

widget = (QETWidget*)w;

}

if (!qt_tabletChokeMouse) {

//对，就在这里。Windows的回调函数将鼠标事件分发回给了Qt Widget

// => Section 2-2

result = widget->translateMouseEvent(msg);

...

}

// Section 2-2 $QTDIR/src/gui/kernel/qapplication_win.cpp

//该函数所在与Windows平台相关，主要职责就是把已windows格式打包的鼠标事件解包、翻译成QApplication可识别的QMouseEvent,QWidget.

bool QETWidget::translateMouseEvent(const MSG &msg)

{

//.. 这里很长的代码给以忽略

// 让我们看一下sendMouseEvent的声明

// widget是事件的接受者； e是封装好的QMouseEvent

// ==> Section 2-3

res = QApplicationPrivate::sendMouseEvent(widget, &e, alienWidget, this, &qt_button_down, qt_last_mouse_receiver);

}

// Section 2-3 $QTDIR/src/gui/kernel/qapplication.cpp

bool QApplicationPrivate::sendMouseEvent(QWidget *receiver, QMouseEvent *event,

QWidget *alienWidget, QWidget *nativeWidget,

QWidget **buttonDown, QPointer<QWidget> &lastMouseReceiver,

bool spontaneous)

{

//至此与平台相关代码处理完毕

//MouseEvent默认的发送方式是spontaneous, 所以将执行sendSpontaneousEvent。 sendSpontaneousEvent() 与 sendEvent的代码实现几乎相同，除了将QEvent的属性spontaneous标记不同。 这里是解释什么spontaneous事件：如果事件由应用程序之外产生的，比如一个系统事件。 显然MousePress事件是由视窗系统产生的一个的事件（详见上文Section 1~ Section 7),因此它是

spontaneous事件

if (spontaneous)

result = QApplication::sendSpontaneousEvent(receiver, event); ==〉Section 2-4

else

result = QApplication::sendEvent(receiver, event);

}

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// Section 2-4 C:/Qt/4.7.1-Vs/src/corelib/kernel/qcoreapplication.h

inline bool QCoreApplication::sendSpontaneousEvent(QObject *receiver, QEvent *event)

{

//将event标记为自发事件

//进一步调用 2-5 QCoreApplication::notifyInternal

if (event) event->spont = true; return self ? self->notifyInternal(receiver, event) : false;

}

// Section 2-5: $QTDIR/gui/kernel/qapplication.cpp

bool QCoreApplication::notifyInternal(QObject *receiver, QEvent *event)

{

// 几行代码对于Qt Jambi (QT Java绑定版本） 和QSA (QT Script for Application)的支持

...

// 以下代码主要意图为Qt强制事件只能够发送给当前线程里的对象，也就是说receiver->d_func()->threadData应该等于QThreadData::current()。 注意，跨线程的事件需要借助Event Loop来派发

QObjectPrivate *d = receiver->d_func();

QThreadData *threadData = d->threadData;

++threadData->loopLevel;

bool returnValue;

QT_TRY {

//哇，终于来到大名鼎鼎的函数QCoreApplication::nofity()了 ==> Section 2-6

returnValue = notify(receiver, event);

} QT_CATCH (...) {

--threadData->loopLevel;

QT_RETHROW;

}

}

// Section 2-6: $QTDIR/gui/kernel/qapplication.cpp

// QCoreApplication::notify和它的重载函数QApplication::notify在Qt的派发过程中起到核心的作用，Qt的官方文档时这样说的：任何线程的任何对象的所有事件在发送时都会调用notify函数。

bool QApplication::notify(QObject *receiver, QEvent *e)

{

//代码很长，最主要的是一个大大的Switch,Case

..

switch ( e->type())

{

...

case QEvent::MouseButtonPress:

case QEvent::MouseButtonRelease:

case QEvent::MouseButtonDblClick:

case QEvent::MouseMove:

...

//让自己私有类(d是私有类的句柄）来进一步处理 ==> Section 2-7

res = d->notify_helper(w, w == receiver ? mouse : &me);

e->spont = false;

break;

}

...

}

// Section 2-7: $QTDIR/gui/kernel/qapplication.cpp

bool QApplicationPrivate::notify_helper(QObject *receiver, QEvent * e)

{

...

// 向事件过滤器发送该事件，这里介绍一下Event Filters. 事件过滤器是一个接受即将发送给目标对象所有事件的对象。

//如代码所示它开始处理事件在目标对象行动之前。过滤器的QObject::eventFilter（）实现被调用，能接受或者丢弃过滤，允许或者拒绝事件的更进一步的处理。如果所有的事件过滤器允许更进一步的事件处理，事件将被发送到目标对象本身。如果他们中的一个停止处理，目标和任何后来的事件过滤器不能看到任何事件。

if (sendThroughObjectEventFilters(receiver, e))

return true;

// 递交事件给receiver => Section 2-8

bool consumed = receiver->event(e);

e->spont = false;

}

// Section 2-8 $QTDIR/gui/kernel/qwidget.cpp

// QApplication通过notify及其私有类notify_helper,将事件最终派发给了QObject的子类- QWidget.

bool QWidget::event(QEvent *event)

{

...

switch(event->type()) {

case QEvent::MouseButtonPress:

// Don't reset input context here. Whether reset or not is

// a responsibility of input method. reset() will be

// called by mouseHandler() of input method if necessary

// via mousePressEvent() of text widgets.

#if 0

resetInputContext();

#endif

//mousePressEvent是虚函数，QWidget的子类可以通过重载重新定义mousePress事件的行为

mousePressEvent((QMouseEvent*)event);

break;

}