如何从一个非Qt C++库类向Qt GUI提供反馈？

Question

我正在为一些计算密集型任务（机器视觉）开发一个C++类库。

// I am a part of a Qt-agnostic library
class Cruncher
{
    /* ... */
public:
    void doStuff();
};

然后有一个使用该库的Qt GUI。我正在创建一个工作线程，从库中调用重型例程：

// I am a part of a Qt-based GUI which utilizes the library
class Worker : public QThread
{
    /* ... */
protected:
    virtual void run()
    {
        /* ... */
        Cruncher c;
        for (int i = 0; i < count; ++i)
            c.doStuff(); // takes some time, and while it's working 
                         // it should communicate status changes which should
                         // become visible in the GUI
    }
};

现在在doStuff()函数内部进行了很多操作，我希望在等待doStuff()返回的同时向用户提供一些反馈。例如，可能需要更精细的进度报告，而不仅仅是在每次调用doStuff()后将进度表增加一个步骤。此外，当Cruncher正在工作（且Worker当前正在调用doStuff()）时，doStuff()可能遇到非关键性故障，但我希望出现一条消息在GUI中报告这种情况。

我希望该库保持与Qt无关，因此不愿为Cruncher添加信号和槽。还有其他方法可以使其能够在不是Qt类时向GUI提供反馈以报告其工作吗？

我考虑创建一个QTimer，在Worker运行时固定间隔轮询Cruncher的某些“状态”和“errorMsg”成员，但这似乎极为不理想。

- neuviemeporte

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你已经有了QThread，所以它不是非常独立于Qt... - hyde

QThread在GUI中，而不是库中。我希望该库（一个独立的项目，可用于其他非交互式、非GUI程序）保持Qt独立。 - neuviemeporte

Answer 1

我发表自己的答案，因为虽然我采纳了@Nim的建议，但我希望回答能更详细，这样如果有人遇到相同的问题就更有用。

我在库中创建了一个消息分发器的框架：

// doesn't need to know about Qt
class MessagePort
{
public:
    virtual void message(std::string msg) = 0;
};

接下来，我向Cruncher对象添加了一个句柄，并在doStuff()中不时调用message()。

// now with Super Cow powers!
class Cruncher
{
protected:
    MessagePort *msgPort_;

public:
    Cruncher(MessagePort *msgPort) : msgPort_(msgPort) {}
    void doStuff()
    {
        while(...)
        {
            /*...*/
            msgPort_->message("Foo caused an overload in Bar!");
        }
    }
};

最后，我使用所有必要的Qt技术在GUI内实现了MessagePort的功能：

class CruncherMsgCallback : public QObject, public MessagePort
{
    Q_OBJECT

public:
    CruncherMsgCallback() : QObject(), MessagePort()
    {
        connect(this, SIGNAL(messageSignal(const QString &)), 
                GUI,    SLOT(messageShow(const QString &)), 
                Qt::QueuedConnection);
    }

    virtual void message(std::string msg)
    {
        emit messageSignal(QString::fromStdString(msg));
    }

signals:
    void messageSignal(const QString &msg);
};

最后，当Worker创建Cruncher实例时，它也会为其提供一个指向可用MessagePort的指针。

class Worker
{
protected:
    virtual void run()
    {
        CruncherMsgCallback msgC;
        Cruncher c(&msgC); // &msgC works as a pointer to a 
                           // generic MessagePort by upcasting
        c.doStuff(); // Cruncher can send messages to the GUI 
                     // from inside doStuff()
    }
};

- neuviemeporte

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+1，我也有一份日常工作... :) 如果它能够完成任务，并且清晰地分离组件，并且意图明确，那么这是一个好的解决方案... - Nim

@Nim：谢谢你的想法，我很开心自己尝试着去理解它 :) - neuviemeporte

Answer 2

使用回调函数（类）等，并在构造期间传递该函数。需要报告的事项，请通过该回调函数进行报告。

- Nim

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好的，但回调函数应该是GUI的一部分还是库的一部分呢？如果是前者，我如何避免在库中包含GUI原型？如果是后者，我如何在不知道GUI任何信息的情况下与其通信？您能否提供一个（伪）代码示例？ - neuviemeporte

Answer 3

你可以安全地在run()方法中发出信号，我认为这是从工作线程向主线程传递信息的最佳方式。只需将信号添加到您的QThread子类中（避免添加插槽，如果您对QThread线程如何工作有任何疑问）。

最好从这些信号进行显式排队连接，以避免问题。尽管默认的自动连接类型也应该可以工作并执行排队信号发射，但我认为在这种情况下更好的做法是明确指定。实际上，直接信号也应该可以工作，但是这样你就必须自己处理线程安全性，而不是让Qt为你处理，并且你不能连接使用任何QtGui类的插槽，这些类只能在主线程中工作，因此最好坚持使用排队连接。

要将简单信息传递给run()方法，并且如果不需要立即反应，也许可以使用一些共享的QAtomicInt变量或类似标志，工作线程在方便时检查。稍微复杂一些的方法，仍需要轮询，是具有互斥保护的共享数据结构。更复杂的沟通方式涉及某种消息队列（就像Qt在主线程的事件循环中使用的那样，当您向该方向发出信号时）。

- hyde

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问题在于，run() 方法被卡在调用 doStuff() 上，直到当前的 doStuff() 调用终止之前它都不会变得自由。我需要在 doStuff() 运行时发送消息。 - neuviemeporte

@neuviemeporte 好的，doStuff() 方法如何接收消息？有哪些可用的线程间通信操作/函数/库？你可以在问题中具体说明。 - hyde

doStuff() 是信息的源头；当它认为某些操作是不可能的时，会跳过一些工作。它所属的库可以访问所有的libstc ++和任何其他库，但不能使用Qt。很抱歉没有表述清楚。 - neuviemeporte

我正准备写一些关于回调接口类的内容，但你已经写了一个答案，做得很好... 就是这样 :) - hyde