Qtの基礎 - プリプロセッサ

概要

Qtにおけるプリプロセッサは、標準的なC++プリプロセッサを拡張して、Qtフレームワークに特化した機能を提供している。
この拡張により、開発者はより効率的にQtアプリケーションを作成できるようになる。
また、クロスプラットフォームアプリケーションの開発がより効率的かつ柔軟になっている。

Qt独自のプリプロセッサの主な特徴として、メタオブジェクトシステムのサポートが挙げられる。
これは、Qtの中核をなす機能であり、シグナル / スロットのメカニズムやプロパティシステムを可能にするものである。

Q_OBJECTマクロは、このメタオブジェクトシステムの中心的な要素である。
このマクロをクラス定義に含めることにより、そのクラスにQtのメタオブジェクト機能が追加される。
これにより、シグナル / スロットの宣言、動的なプロパティの追加、実行時型情報 (RTTI) の拡張等が可能になる。

プリプロセッサは、Q_PROPERTYマクロを使用してクラスのプロパティを宣言する機能も提供している。
これにより、Qtのプロパティシステムを利用でき、GUIデザイナーツールとの連携、QML (Qt Modeling Language) でのプロパティバインディングが容易になる。

また、Qtのプリプロセッサは、プラットフォーム依存のコードを簡単に記述できるようにする機能も備えている。
例えば、Q_OS_*マクロを使用することにより、特定のOS向けのコードを条件付きでコンパイルすることができる。

さらに、国際化 (i18n) のサポートも重要な機能の1つである。
QT_TR_NOOPやQ_TRANSLATE_NOOP等のマクロを使用することにより、翻訳可能な文字列を簡単にマークアップすることができる。

これらの機能に加えて、Qtのプリプロセッサは、シグナル / スロットの接続を最適化するためのプライベートシグナル、メモリ管理を支援するためのスマートポインタマクロ等、
様々な便利な機能を提供している。

Qtのプリプロセッサは、moc (Meta-Object Compiler) と呼ばれるツールと密接に連携している。
mocは、Qtのマクロを含むヘッダファイルを解析して、必要なメタオブジェクトコードを生成する。

このプロセスは、一般的に、ビルドシステムにより自動的に処理されるため、開発者は特別な操作を行う必要はない。

QT_VERSION_CHECKマクロ

QT_VERSION_CHECKマクロを使用する場合は、QtGlobalをインクルードする必要がある。
このヘッダファイルには、QT_VERSION_CHECKマクロを含む多くのQtの基本的な定義が含まれている。

 #include <QtGlobal>

Q_ARGマクロ

Q_ARGマクロは、Qtフレームワークで提供されているマクロの1つであり、主にQMetaObject::invokeMethodメソッドと組み合わせて使用される。
このマクロの主な目的は、メタオブジェクトシステムを介してメソッドを呼び出す時に、引数の型と値を指定することである。

Q_ARGマクロのシンタックスを以下に示す。

 // <引数の型>は、C++の型 (int型, QStringクラス, QVariantクラス等)
 // <値>は、その型の具体的な値である
 
 Q_ARG(<引数の型>, <値>)

Q_ARGマクロは、スレッド間通信やイベントループを介したメソッド呼び出し等、直接的なメソッド呼び出しが難しい場合に特に有効である。
例えば、あるスレッドから別のスレッドにあるオブジェクトのメソッドを呼び出す場合等に使用される。

以下の例では、someObjectオブジェクトのupdateValueメソッド (int型とQStringクラスの2つの引数を持つ) を呼び出している。
Q_ARGマクロを使用して、このメソッドの引数の型と値を指定している。

 QMetaObject::invokeMethod(someObject, "updateValue", 
                           Qt::QueuedConnection,
                           Q_ARG(int, 42),
                           Q_ARG(QString, "Hello"));

Q_ARGマクロのメリットを以下に示す。

• 型安全性

  コンパイル時に引数の型チェックが行われるため、誤った型の引数を渡すことによるランタイムエラーを防ぐことができる。

• 可変個数の引数を持つメソッドの呼び出しに対応

  必要な数だけQ_ARGマクロを追加することにより、任意の数の引数を持つメソッドを呼び出すことができる。

ただし、Q_ARGマクロは、ポインタ型や参照型の引数を直接扱うことはできない。
ポインタ型や参照型の引数を使用する場合は、QVariantクラスを介して渡す必要がある。

Q_ARGマクロは、Qtのシグナル / スロットシステムと密接に関連しており、Qtプログラミングにおいて柔軟なメソッド呼び出しを実現するための重要なツールの1つである。