在非Qt应用程序中的基于Qt的DLL中的事件循环

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我在整个网络上寻找答案,但没有找到解决我的问题的方法。或许我找到了,但因为我是一个C++/编程/Qt的初学者,所以无法理解。 最接近的是这里的一个问题 Using a Qt-based DLL in a non-Qt application。我试图使用这种方法,但至今未果。
我正在尝试创建一个DLL,它是我们USB设备的API。该库应该也适用于非Qt应用程序。我已经将所有的Qt内容和私有类都PIMPL化了,因此下面的代码是公共类下的一层。我正在使用QSerialPort和大量的SIGNAL/SLOT,因此需要QCoreApplications事件循环。ReaderSerial是Qt内容开始的地方,它还实例化了另一个类,在其中QSerialPort在不同的QThread中运行。
目前我的问题是整个系统在错误“QTimer can only be used with threads started with QThread”上崩溃了。
我猜测我的基于Qt的类,如ReaderSerial,并没有“看到”QCoreApp事件循环或类似的东西。因此,我的问题是如何向我的DLL提供QCoreApplication事件循环,以便我创建的所有基于Qt的类都能正常工作,并且我可以从我的DLL中调用方法。
非常感谢您的回答。
reader_p.h
class ReaderPrivate
{
public:
   ReaderPrivate();
   ~ReaderPrivate();

   void static qCoreAppExec();

   ReaderSerial *readerSerial;

   void connectReader(std::string comPort);
   void disconnectReader();
};

reader.cpp

// Private Qt application
namespace QAppPriv
{
    static int argc = 1;
    static char * argv[] = {"API.app", NULL};
    static QCoreApplication * pApp = NULL;
};

ReaderPrivate::ReaderPrivate()
{
    std::thread qCoreAppThread(qCoreAppExec);
    qCoreAppThread.detach();

    readerSerial = new ReaderSerial;
}

ReaderPrivate::~ReaderPrivate()
{

    delete readerSerial;

}

void ReaderPrivate::qCoreAppExec()
{
    if (QCoreApplication::instance() == NULL)
    {
        QAppPriv::pApp = new QCoreApplication(QAppPriv::argc, QAppPriv::argv);
        QAppPriv::pApp->exec();
        if (QAppPriv::pApp)
            delete QAppPriv::pApp;
    }
}

void ReaderPrivate::connectReader(std::string comPort)
{
    readerSerial->openDevice(comPort);
}

void ReaderPrivate::disconnectReader()
{
    readerSerial->closeDevice();
} 

根据@Kuba Ober的回答,我创建了一个共享库。花费了一些时间来理解发生了什么以及如何使其工作,但它仍然没有做到应该做的事情。因此,我现在正在寻求建议如何使这段代码工作。

apic.h

#include "Windows.h"

extern "C"
{
    __declspec(dllexport) void WINAPI kyleHello();
}

apic.cpp

#include "apic.h"
#include "appthread.h"

void WINAPI kyleHello()
{
    worker->hello();
}

BOOL WINAPI DllMain(HINSTANCE instance, DWORD reason, LPVOID)
{
    static AppThread *thread;

    switch (reason)
    {
    case DLL_PROCESS_ATTACH:
        thread = new AppThread;
        thread->start();
        break;
    case DLL_PROCESS_DETACH:
        delete thread;
        break;
    default:
        break;
    }

    return TRUE;
};

appthread.h

#include <QThread>
#include <QCoreApplication>
#include <QPointer>

#include "worker.h"

static QPointer<Worker> worker;

class AppThread : public QThread
{
public:
    AppThread();
    ~AppThread();

    // No need for the Q_OBJECT
    QPointer<QCoreApplication> m_app;

    void run() Q_DECL_OVERRIDE
    {
        std::cout << "\n AppThread::run";

        int argc;
        char *argv;

        QCoreApplication app(argc, &argv);

        m_app = &app;

        std::cout << "\nAppThread::run before Worker";
        Worker worker_;
        worker = &worker_;

        std::cout << "\nAppThread::run before app.exec";
        app.exec();
    }

    //using QThread::wait(); // This wouldn't work here.
};

appthread.cpp

#include "appthread.h"

AppThread::AppThread()
{
    std::cout << "\n AppThread::ctor";
}

AppThread::~AppThread()
{
    std::cout << "\n AppThread::dtor \n";
    m_app->quit();
    wait();
}

worker.h

#include <QObject>
#include <QDebug>
#include <iostream>

class Worker : public QObject
{
    Q_OBJECT
    Q_INVOKABLE void helloImpl()
    {
        std::cout << "I'm alive.";
        //qDebug() << "I'm alive.";
    }

public:
    Worker();

    void hello();
};

worker.cpp

#include "worker.h"

Worker::Worker()
{
    std::cout << "\nWorker::ctor";
    hello();
}

void Worker::hello()
{
    std::cout << "\nWorker::hello()";
    // This is thread-safe, the method is invoked from the event loop
    QMetaObject::invokeMethod(this, "helloImpl", Qt::QueuedConnection);
}

通常情况下,这样的输出是:
AppThread::ctor  
Worker::hello()  
AppThread::dtor  

有时候:
AppThread::ctor  
Worker::hello()  
AppThread::run  
AppThread::dtor  

有时候:

AppThread::ctor  
Worker::hello()  
AppThread::dtor  
QMutex: destroying locked mutex

GitHub代码库:https://github.com/KyleHectic/apic.git


我不确定你是否真的需要事件循环。如果用户初始化库时从一个方法中调用现在在qCoreAppExec()中的内容,然后运行一个线程(QThread)并在该线程中实例化ReaderSerial,这样怎么样?你应该有一个在使用之前必须调用的库初始化函数。 - dashesy
好的,如果我做类似这样的事情: readerSerial->moveToThread(&readerSerialThread); readerSerialThread.start(); 我如何调用ReaderSerial方法使它们阻塞? - emKaroly
还有一件事,我从构造函数中调用qCoreAppExec()并且要使用API,用户必须实例化Reader类,所以我认为这是一种初始化,但我不确定。 - emKaroly
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构造函数可以,但是不应该在构造函数中包含readerSerial,相反,一些由用户调用的init函数应该创建一个QThread,并在其中创建readerSerial = new ReaderSerial; - dashesy
移动到线程几乎总是不必要的。顺便说一句,为了测试创建一个线程并打印一些内容,以查看线程本身是否正常工作。 - dashesy
2个回答

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首先,如果您需要使用QCoreApplication,它将始终是您自己的QCoreApplication。您不应尝试在DLL中进行任何形式的Qt动态链接,以防它最终从作为您的消费者的应用程序中挑选出Qt。这些Qt库之间没有二进制兼容性的保证-这将强制您的消费者使用完全相同的编译器版本和二进制兼容的Qt构建。总的来说,这是一个幻想。

因此,需要测试QCoreApplication的存在的想法根本不适合您的使用模型。您总是需要它。您只需启动一个线程并在其中启动核心应用程序即可。就这样。

QPointer<Worker> worker;

extern "C" {
  __declspec(DLLEXPORT) WINAPI VOID kyleHello() {
    worker->hello();
  }
}

class Worker() : public Q_OBJECT {
  Q_OBJECT
  Q_INVOKABLE void helloImpl() { qDebug() << "I'm alive."; }
public:
  void hello() {
    // This is thread-safe, the method is invoked from the event loop
    QMetaObject::invokeMethod(this, "helloImpl", Qt::QueuedConnection);
  } 
  Worker() { hello(); }
};

class AppThread : public QThread {
  // No need for the Q_OBJECT
  QPointer<QCoreApplication> m_app;
  void run() Q_DECL_OVERRIDE {
    int argc; 
    char * argv;
    QCoreApplication app(argc, &argv);
    m_app = &app;
    Worker worker_;
    worker = &worker_;
    app.exec();
  }
  using QThread::wait(); // This wouldn't work here.
public:
  AppThread() {}
  ~AppThread() { m_app->quit(); wait(); }
}

BOOL WINAPI DllMain(HINSTANCE instance, DWORD reason, LPVOID) {
  static AppThread * thread;
  switch (reason) {
  case DLL_PROCESS_ATTACH:
    thread = new AppThread;
    thread->start();
    break;
  case DLL_PROCESS_DETACH:
    delete thread;
    break;
  default:
    break;
  }
  return TRUE;
}

您的消费者可以访问多种类型的API:
  1. 只写API不等待结果。在内部,您只需向任何一个QObject发布事件即可。您还可以使用带有Qt::QueuedConnectionQMetaObject::invokeMethod - 它最终只是将QMetaCallEvent发布到目标对象。可以从任何线程(包括非QThread启动的线程)向任何QObject发布事件。

  2. 异线程回调:专门为消费者提供的回调函数分配一个单独的线程。它们将由驻留在该线程中的一个或多个QObject调用。

  3. 客户端线程回调:使用特定于平台的异步过程调用,在任何线程上下文中执行回调 - 通常是从调用回调注册函数的线程。这些回调会在线程处于可警告状态时执行。

    如果您希望将自己限制为一组可警告状态的子集(其中运行消息泵(调用GetMessage)),则可以创建一个仅消息、不可见窗口,向其发送消息,并从窗口的回调函数中发出消费者回调。如果聪明地使用,可以通过这些消息传递QEvent指针,并将它们传递给回调中的QObject::event。这就是如何使QObject在具有本机事件循环且没有运行Qt事件循环的线程中有效地存在。

  4. 阻塞API有效地将调用线程与您的线程同步:使用带有Qt::BlockingQueuedConnectionQMetaObject::invokeMethod。调用者将等待直到接收线程中的槽函数执行完成,可选择返回结果。

  5. 使用细粒度锁定的阻塞API。这些也将调用线程与您的线程同步,但仅在锁定某些数据结构的级别上。这些主要用于读取参数或提取数据 - 当通过事件循环进行的工作量远大于您执行的少量工作时。

你们提供的API取决于API的设计标准。所有的API必须是“extern C”,不得使用C++。只有在使用多个VS版本(如2008、2010、2012、2013)构建DLL时才能提供C++ API,即使是这样也不能向消费者公开Qt,因为消费者可能仍然使用不兼容的二进制版本。

谢谢您的回答,我会看一下使用Qt::BlockingQueuedConnection的QMetaObject :: invokeMethod。但是您建议将qcoreapp放入线程中,这不是我在我的代码中正在做的吗? - emKaroly
关于API,我希望它尽可能简单。您创建一个名为connect的reader对象,然后只需调用发送数据包并等待响应的方法,然后解析并将其返回给用户。有时需要处理传入的数据包而不调用方法,这些我使用回调函数来处理。到目前为止,它一直以这种方式工作,但仅在Qt中,现在我也想让它在没有Qt的情况下工作(但在底层具有Qt的优势)。 - emKaroly
如果Worker worker是我的ReaderSerial,那么我有问题,因为我需要从ReaderSerial调用方法,如果我调用app.exec,我就无法这样做。 - emKaroly
@KyleHectic 正如我所展示的,是的。你可以并且应该使用Qt进行实现。 - Kuba hasn't forgotten Monica
我有点担心这一行代码:~AppThread() { m_app->quit(); wait(); }。 在不同的线程中调用 QCoreApplication 对象上的 quit() 槽是否是线程安全的?也许我们应该有一个信号 appQuit,然后将其与 Qt::AutoConnection 连接到 QCoreApplication::quit 槽,并将该行更改为: ~AppThread() { emit appQuit(); wait(); } - daniel.kish
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QtWinMigrate解决了在Win32或MFC中使用Qt时的事件循环问题。你参考的问题的一个答案提到了这一点。

对于需要在DllMain中链接事件循环的Qt DLL,只需使用QMfcApp::pluginInstance即可。


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