接着上一篇文章我们继续讲解

五、信号与槽的高级特性

1. 信号与信号的连接

在某些场景中，我们可能希望当一个对象发射某个信号时，自动触发另一个对象的信号，而不是直接触发槽函数。也就是说，可以把一个信号“转发”成另一个信号。这样做可以让某些逻辑更清晰：上层只关心“信号 -> 信号”这一对照关系，而不必显式地调用槽函数。

(1) 实现信号的转发

• 基本思路：将发送者对象的信号 signalA 与接收者对象的“信号” signalB 连接起来。
• 语法：和连接信号与槽一样，只是把“槽函数”换成另一个信号。

示例代码：

#include <QApplication>
#include <QObject>
#include <QDebug>// A 对象：发射信号A
class SenderA : public QObject
{Q_OBJECT
public:explicit SenderA(QObject *parent = nullptr) : QObject(parent) {}signals:void signalA(); // 用于演示的信号public slots:void emitSignalA(){qDebug() << "[SenderA] emit signalA()";emit signalA();}
};// B 对象：也有自己的信号B
class SenderB : public QObject
{Q_OBJECT
public:explicit SenderB(QObject *parent = nullptr) : QObject(parent) {}signals:void signalB(); // 转发用的信号// 注意这里没有定义slot，B纯粹做一个转发者也可以
};int main(int argc, char *argv[])
{QApplication app(argc, argv);SenderA a;SenderB b;// 将a的signalA 与 b的signalB 连接，这就相当于 signalA -> signalBQObject::connect(&a, &SenderA::signalA,&b, &SenderB::signalB);// 还可以再把 b 的signalB 连接到其他对象的槽函数，或再连接到其他信号QObject::connect(&b, &SenderB::signalB,[](/*可带参数*/){qDebug() << "[Lambda] Received signalB from b!";});// 触发A的信号 -> 导致B也发射signalB -> 导致Lambda被调用a.emitSignalA();return 0;
}#include "main.moc"

关键点：

• connect(&a, &SenderA::signalA, &b, &SenderB::signalB)：此时 signalB 并不是槽函数，而是一个信号。Qt 允许这样做。
• 当 a 发射 signalA() 时，b 会收到这个信号并立刻转发 signalB()。
• 其他对象若对 b 的 signalB() 感兴趣，可以继续 connect 到自己的槽函数或信号。

(2) 信号与信号连接的应用场景

• 分层设计：有时我们希望中间对象不关心具体逻辑，只转发信号给更上层或其他模块。
• 解耦：如果直接 signalA -> slotX 会耦合到槽函数实现；signalA -> signalB -> slotX 可以让 B 模块灵活替换或增加逻辑，而无需改动 A 或 X。
• 事件聚合或分发：在复杂系统里，可用信号之间的转发来进行统一管理、路由或过滤。

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2. 带参数的信号与槽

在很多情况下，信号和槽需要携带信息进行通信。例如：当按钮被点击时，需要把当前的坐标传给槽函数，或者当数据更新时，需要把新的数值发给槽函数。

(1) 带参数的信号声明与使用

• 在类的 signals: 区域中声明一个带参数的信号，如 void dataChanged(int newVal, QString desc);
• 在类的 slots: 或任意可用的函数（包括lambda）中编写与之匹配的形参列表，如 void onDataChanged(int val, const QString &str).
• connect() 时，信号与槽的参数类型、顺序必须对应，否则连接会失效或出现警告。

示例代码：

class DataObject : public QObject
{Q_OBJECT
public:explicit DataObject(QObject *parent = nullptr) : QObject(parent) {}void setData(int v, const QString &desc){if (m_val != v || m_desc != desc) {m_val = v;m_desc = desc;// 发射带参数的信号emit dataChanged(m_val, m_desc);}}signals:void dataChanged(int newVal, const QString &info);private:int m_val = 0;QString m_desc;
};// 槽函数示例
class Handler : public QObject
{Q_OBJECT
public slots:void handleDataChanged(int val, const QString &str){qDebug() << "[Handler] data changed => value:" << val << ", info:" << str;}
};// 使用
DataObject dataObj;
Handler handler;
QObject::connect(&dataObj, &DataObject::dataChanged,&handler, &Handler::handleDataChanged);dataObj.setData(100, "Temperature");

• 当 dataObj.setData(100, "Temperature") 执行时，若值有变化，就会 emit dataChanged(100, "Temperature")。
• handler 收到这个信号，执行 handleDataChanged(100, "Temperature")。

(2) 参数类型的匹配问题

• 顺序：信号和槽的参数列表顺序必须一致，类型必须兼容。
• 数量：槽函数的参数数量可以小于等于信号的参数数量（前提是前面部分类型一致）。多出的参数会被忽略。
  • 例如，信号 void someSignal(int, QString) 可以连接到槽 void someSlot(int).
• 引用/常量：最好使用 const QString & 等方式避免拷贝，提高效率。

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3. 信号与槽的断开连接

在某些情况下，我们需要“取消”某个信号与槽的绑定，避免重复调用或在对象销毁前后发生意外访问。

(1) 为什么需要断开连接

• 对象销毁：若对象 A 仍在发射信号，但对象 B 已经被销毁，如果没有及时断开，可能导致对无效内存的访问（不过 Qt 在对象析构时也会自动断开和它相关的连接，这通常能避免崩溃）。
• 逻辑调整：有时程序需要动态地切换槽函数或暂时停止接收信号。
• 性能：如果有多个槽监听同一个信号，但不再需要某些槽，可断开以减少执行开销。

(2) 如何使用 QObject::disconnect()

• 基本用法：与 connect() 对应，disconnect() 也有多种重载形式，可以指定发送者、信号、接收者、槽来断开指定的连接。
• 完全断开：若不指定信号与槽，只写 disconnect(&objSender, nullptr, &objReceiver, nullptr)，则会断开 objSender 与 objReceiver 之间的所有连接。

示例代码：

QObject::disconnect(senderObj, &SenderClass::someSignal,receiverObj, &ReceiverClass::someSlot);

• 仅在发送者、信号、接收者、槽都与原先的 connect() 相匹配时才会断开对应的那条连接。
• 如果需要断开多个连接，需要调用多次 disconnect() 或使用更广泛的断开方式。

使用场景：

• 动态切换：先 disconnect() 再 connect() 到新的槽。
• 清理阶段：在某些复杂逻辑中，手动保证连接的解除，以免后续误调用。

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小结

1. 信号转信号：
   • 允许将一个对象的信号转发成另一个对象的信号，形成“信号 -> 信号 -> 槽”链路；
   • 应用场景是转发、分层或解耦，让中间模块只关心转发逻辑，不必直接调用槽。
2. 带参数的信号与槽：
   • 在类声明里使用 signals: 定义带参数的信号；
   • 在槽函数中确保形参类型、顺序与信号匹配；
   • 可以让信号携带更多信息给槽函数，提高可扩展性和可读性。
3. 断开连接：
   • 使用 QObject::disconnect() 手动解除某个信号与槽的关联；
   • 常见于对象销毁前或需要临时停止接收信号的场景；
   • 注意只要对象存在并未自动销毁连接，正常情况下 Qt 会在对象析构时自动断开相关连接。

通过对高级特性的学习，你可以在更复杂的场景下使用信号与槽：不仅可以实现多对象的信号转发、携带多种类型的参数，还能根据需要灵活地断开或重新连接，进一步提升程序的灵活度与可维护性。在实际开发中，如果你的信号与槽链路非常复杂，可以考虑使用注释、类图或文档来记录，以免日后调试时混淆。

六、信号与槽机制的底层原理

在深入使用信号与槽之前，了解一下底层原理能帮助我们更好地理解它的工作方式。主要涉及 Qt 的元对象系统（Meta-Object System）以及信号与槽在运行时的调用流程。

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1. 元对象系统（Meta-Object System）

（1）元对象系统的作用

Qt 之所以能够提供信号与槽、属性系统、对象反射等特性，根本原因在于它的元对象系统。这个系统可以理解为一种“记录和管理类信息的机制”，包括：

• 识别类中包含 Q_OBJECT 宏的部分
• 记录类名、信号、槽、属性等信息
• 支持运行时查询和调用（如根据对象指针和信号名找到已连接的槽函数）

通过这种机制，Qt 为每个使用 Q_OBJECT 宏的类生成相应的元数据，帮助完成信号与槽、属性读写等功能。

（2）moc（Meta-Object Compiler）的工作流程

当我们在类中使用 Q_OBJECT 宏并包含信号或槽时，Qt 的元对象编译器（moc）会进行额外的处理：

1. 扫描头文件，找到 Q_OBJECT 宏所在的类。
2. 自动生成一个额外的 C++ 源文件（例如 moc_MyClass.cpp）。
3. 这个文件包含以下内容：
   • 类的元数据（如类名、信号列表、槽列表）
   • 供运行时使用的辅助函数（比如信号发射后的槽查找）
4. 最终与普通源文件一起编译，成为应用程序的一部分。

简而言之，moc 会把你的类中声明的信号、槽等信息收集起来，编进程序，使得在运行时能够进行“对象 + 信号”到“槽函数”的查找和调用。

（3）Q_OBJECT 宏的重要性

Q_OBJECT 是让类具备“Qt 元对象能力”的关键标志。如果在类中声明了信号和槽，却没有写 Q_OBJECT，那么 moc 就不会生成对应的元数据，也就无法完成真正的信号与槽连接。

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2. 信号与槽的调用流程

当我们在代码中使用 emit 关键字发射一个信号时，Qt 内部会通过元对象系统找到与该信号相连的所有槽，并按照一定规则去调用它们。可以分为以下几个阶段：

（1）信号发出后的处理流程

1. 对象发射信号
   例如 emit someSignal(123);。虽然 emit 本质上是个空宏，但它能让代码更直观，告诉大家这里是在发射信号。
2. 查找连接列表
   Qt 在内部维护一个连接信息表，记录“对象指针 + 信号”对应了哪些“对象指针 + 槽函数”。当某个信号被发射时，会检索该列表，找到所有匹配的槽。
3. 根据连接类型调用槽
   • DirectConnection：信号发射处立即调用槽函数（当前线程、当前调用栈）。
   • QueuedConnection：将信号调用打包成事件，投递到接收者所在线程的事件循环，然后在该线程下一个事件循环周期里执行槽函数。
   • AutoConnection：如果发送者与接收者处于同一线程，则相当于 Direct；否则就变成 Queued。
4. 依次执行所有槽
   连接信息里可能存在多个槽，Qt 会依次调用。每个槽接收到的参数与发射信号时传入的一致。

（2）槽函数的调用过程

• DirectConnection（或同线程下的 AutoConnection）
  信号发射后，会直接在发射的那一瞬间调用槽函数，等全部槽函数执行完才返回到原处。
• QueuedConnection（或跨线程的 AutoConnection）
  发射信号时，Qt 会将参数进行序列化，然后将这个调用信息封装成事件，推送到目标线程的事件队列。当目标线程处理事件时，才会反序列化参数并调用槽函数。

（3）一个简单示例

假设我们写了：

connect(senderObj, &SenderClass::valueChanged,receiverObj, &ReceiverClass::updateValue);

并在 senderObj 内部做了：

void SenderClass::setValue(int v)
{if (m_value != v) {m_value = v;emit valueChanged(v); // 发射信号}
}

当 setValue(10) 被调用后：

1. 触发 emit valueChanged(10);
2. Qt 内部查找 (senderObj, "valueChanged") 所有的槽函数列表
3. 找到 (receiverObj, "updateValue(int)")
4. 如果是直接连接，就立即在当前线程调用 receiverObj->updateValue(10)。如果是队列连接，就投递事件给接收者线程，下次事件循环执行。

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小结

1. 元对象系统
   Qt 通过 moc 工具来扫描带有 Q_OBJECT 宏的类，自动生成元数据，记录信号、槽、属性等信息，为信号与槽机制提供支持。
2. 信号与槽调用
   当对象发射信号时，Qt 会根据连接信息查找并调用所有相关槽。连接类型决定了槽函数的调用时机和所在线程。
3. 线程间通信
   如果发送者与接收者在不同线程中，AutoConnection 会自动采用队列连接的方式，确保线程安全。
4. Q_OBJECT 必须加
   如果类中要使用信号、槽或 Qt 的高级特性，就一定要包含 Q_OBJECT 宏，否则 moc 无法生成对应的元对象代码。

通过这些底层原理，我们就明白为什么必须有 Q_OBJECT 宏，也理解了 Qt 信号与槽机制是如何在运行时完成“对象之间通信”的。日常开发中，写完 connect(...) 就能实现功能，几乎不用关心底层逻辑，但遇到复杂情况（如多线程、跨模块等），了解原理能帮助我们排查问题、做更合理的设计。

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七、信号与槽调试实战：从踩坑到填坑指南

作为Qt开发者，你一定遇到过这样的抓狂时刻：明明写了connect，但点击按钮死活没反应！别慌，这里总结了我多年踩坑经验，手把手教你如何快速定位问题。

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1. 信号不响应的五大元凶

🕵️‍♂️ 场景1：忘记Q_OBJECT宏

// 错误示例：漏掉Q_OBJECT宏
class MyWidget : public QWidget {
// 没有Q_OBJECT
signals:void mySignal();
};

症状：
• 编译无报错，但信号无法触发
• 元对象系统未启用，moc不生成代码

修复方案：

class MyWidget : public QWidget {Q_OBJECT  // 关键！
signals:void mySignal();
};

🔌 场景2：连接参数不匹配

// 信号：void valueChanged(int)
// 错误连接：槽参数为QString
connect(obj, &MyClass::valueChanged, label, &QLabel::setText); // 槽参数类型不匹配

症状：
• 编译无报错，运行时无反应
• 连接失败，但程序不崩溃

调试技巧：

// 检查connect返回值（Qt5+）
QMetaObject::Connection conn = connect(...);
if (!conn) {qDebug() << "连接失败！";
}

🌀 场景3：事件循环未启动

QPushButton button;
button.show();
// 直接退出，事件循环未执行
return 0; 

症状：
• 窗口一闪而过，所有信号无响应

正确写法：

QApplication app(argc, argv);
QPushButton button;
button.show();
return app.exec(); // 启动事件循环

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2. 连接失败的排查工具箱

🛠️ 方法1：查看所有连接

在调试状态下，使用Qt Creator的调试对象信息：

1. 在调试模式暂停程序
2. 右键点击QObject对象
3. 选择「显示信号/槽连接」

🧪 方法2：使用QSignalSpy测试信号

// 测试信号是否触发
QSignalSpy spy(button, &QPushButton::clicked);
button.click(); // 模拟点击
QVERIFY(spy.count() == 1); // 验证信号触发次数

📝 方法3：对象树检查

// 查看对象父子关系
parentWidget->dumpObjectTree(); // 输出示例：
// QWidget::MyWidget
//     QPushButton::confirmButton
//     QLabel::statusLabel

确保接收者对象未被提前销毁！

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3. 高效调试技巧

🔍 技巧1：信号断点追踪

在Qt Creator中设置信号断点：

1. 点击「调试」→「添加信号/槽断点」
2. 输入信号签名（如QPushButton::clicked()）
3. 触发信号时自动暂停

📌 技巧2：日志埋点

在关键位置添加调试输出：

// 在槽函数中
void MyClass::handleClick() {qDebug() << "槽函数被调用！线程ID：" << QThread::currentThreadId();
}// 在信号触发处
emit dataReady(info);
qDebug() << "信号已触发：" << info;

🧩 技巧3：参数验证宏

// 检查参数有效性
connect(obj, &MyClass::dataReady, [](const QString &data) {Q_ASSERT_X(!data.isEmpty(), "槽函数", "数据不能为空");// 业务逻辑...
});

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4. 典型案例分析

📦 案例：跨线程崩溃问题

// 错误代码：在线程间传递非QObject对象
connect(workerThread, &Worker::resultReady, this, [=](std::vector<int> result) { // 非QObject派生类型// 处理数据...
});

解决方案：

1. 使用Q_DECLARE_METATYPE注册自定义类型
2. 使用QVariant封装数据

🔄 案例：信号循环触发

// 错误代码：信号互锁
connect(spinBox, &QSpinBox::valueChanged, slider, &QSlider::setValue);
connect(slider, &QSlider::valueChanged, spinBox, &QSpinBox::setValue);

现象：修改任意控件导致无限循环

修复方案：

// 修改时暂时断开连接
void updateValue(int val) {disconnect(...);spinBox->setValue(val);slider->setValue(val);connect(...);
}

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5. 调试备忘录（速查表）

问题现象	优先检查点
所有信号无响应	1. Q_OBJECT宏 2. 事件循环
部分信号不触发	1. 连接返回值 2. 参数匹配
随机崩溃	1. 跨线程连接类型 2. 对象生命周期
信号延迟响应	1. 事件队列堆积 2. 耗时槽函数

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掌握这些调试技巧后，相信你一定能快速解决各种信号槽问题。记住：好的开发者不是不写BUG，而是能用最快的速度解决BUG！如果遇到其他诡异问题，欢迎在评论区留言讨论~

八、信号与槽机制在项目中的综合应用

在完成对信号与槽机制基本概念与原理的学习后，很多开发者会问：“如何将这一套机制真正运用到实际项目中？” 本节将通过一个简易计算器示例来演示信号与槽的综合用法，并简单探讨在较大项目中如何利用信号与槽来优化架构设计。

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1. 小型项目示例：简易计算器

下面是一个非常简化的“加法计算器”示例，用来说明如何在界面中使用信号与槽来处理按钮点击和数据计算。

（1）示例功能说明

• 有两个输入框，用户可以在其中输入数字。
• 有一个按钮，用来触发加法运算。
• 结果在一个标签（QLabel）中显示。

整个界面示例（逻辑示意）：

┌───────────────────────────────┐
│     [ QLineEdit: number1 ]    │
│     [ QLineEdit: number2 ]    │
│ [QPushButton: 计算]  [QLabel: 结果] │
└───────────────────────────────┘

（2）主要类与文件

• MainWindow（或直接使用一个QWidget）
  • 包含界面控件的声明与布局
  • connect() 用于连接按钮的 clicked() 信号与对应的槽函数
• main.cpp
  • 程序入口，初始化并显示主窗口

示例仅展示关键代码片段，省略了工程文件与部分样板代码。

（3）关键代码示例

main.cpp：

#include <QApplication>
#include "mainwindow.h"int main(int argc, char *argv[])
{QApplication app(argc, argv);MainWindow w;w.show();return app.exec();
}

mainwindow.h：

#pragma once#include <QMainWindow>QT_BEGIN_NAMESPACE
namespace Ui { class MainWindow; }
QT_END_NAMESPACEclass MainWindow : public QMainWindow
{Q_OBJECT  // 注意：使用信号与槽必须有 Q_OBJECT 宏public:explicit MainWindow(QWidget *parent = nullptr);~MainWindow();private slots:void onCalculateClicked();  // 槽函数：处理“计算”按钮点击private:Ui::MainWindow *ui;
};

mainwindow.cpp：

#include "mainwindow.h"
#include "ui_mainwindow.h"
#include <QMessageBox>MainWindow::MainWindow(QWidget *parent): QMainWindow(parent), ui(new Ui::MainWindow)
{ui->setupUi(this);// 假设在 Qt Designer 中已经放置了 lineEdit_number1, lineEdit_number2, // pushButton_calculate, label_result 等控件// 这里直接用 connect() 将按钮点击信号与槽函数 onCalculateClicked() 关联connect(ui->pushButton_calculate, &QPushButton::clicked,this, &MainWindow::onCalculateClicked);
}MainWindow::~MainWindow()
{delete ui;
}void MainWindow::onCalculateClicked()
{// 1. 读取输入框内容QString strNum1 = ui->lineEdit_number1->text();QString strNum2 = ui->lineEdit_number2->text();// 2. 转换为数字并进行加法bool ok1 = false, ok2 = false;double num1 = strNum1.toDouble(&ok1);double num2 = strNum2.toDouble(&ok2);// 3. 检查转换是否成功if(!ok1 || !ok2) {QMessageBox::warning(this, "警告", "请输入合法的数字！");return;}double result = num1 + num2;// 4. 显示结果ui->label_result->setText(QString::number(result));
}

（4）关键点说明

1. 在 MainWindow 类中使用 Q_OBJECT 宏
   这样才可使用信号与槽机制，否则编译器不会生成必要的元对象代码。
2. 信号与槽的连接
   • QPushButton::clicked 是按钮的内置信号
   • MainWindow::onCalculateClicked 是我们自定义的槽
   • 通过 connect() 函数将二者连接起来，实现按钮点击时自动调用槽函数。
3. 数据处理
   • 在槽函数中完成对输入数据的读取、计算和结果显示。
   • 如果需要更复杂的逻辑，可再拆分到专门的业务逻辑类里，只在槽函数中调用业务类的接口。

这样，一个简单的计算器就完成了“界面 + 信号槽 + 逻辑”的基本模式。

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2. 项目架构设计

随着项目规模增大，直接把所有逻辑都写在槽函数里，可能导致代码臃肿、不易维护。此时就要考虑如何更好地利用信号与槽，来进行更清晰的架构设计。

（1）分层思想

1. UI 层
   主要负责界面绘制、界面输入和事件捕获。
   • 当界面上发生某些操作（如按钮点击、文本变化），发射对应的信号。
   • 槽函数里只做简单的转发或数据检查，不进行复杂业务处理。
2. 业务逻辑层
   封装核心业务逻辑和数据处理，比如：
   • 订单系统中的下单、支付逻辑
   • 计算器项目中的运算逻辑
   • 音乐播放器中的播放控制等
     该层可以通过普通函数或自身的信号与槽与 UI 交互。
3. 数据层 / 模型层
   • 提供数据的存储、读取、更新机制
   • 当数据发生变化时，可以发射“数据更新”的信号，通知上层 UI 刷新

（2）在项目中合理运用信号与槽

1. 对象间解耦
   当一个对象的数据变化可能影响多个界面时，可以让对象发射 dataChanged() 信号，而各界面对象各自 connect 到这个信号，槽函数中进行更新，这样避免了在数据对象中硬编码对界面控件的调用。
2. 模块间通信
   不同模块或子系统之间的调用，也可通过信号与槽的形式实现松耦合。例如：
   • 网络模块 完成数据下载后，发射 downloadFinished(QString filePath) 信号
   • UI 模块 槽函数中接收该路径并显示下载结果
3. 灵活扩展
   当需要新增功能或界面时，只需额外 connect 对应的信号与槽，不必修改已有类的内部实现。提高可扩展性。

（3）示例：在加法计算器中分离逻辑

• CalculatorLogic：只提供 double add(double, double) 等函数
• MainWindow：UI 层捕获按钮点击 -> 发射一个 doAdd(double, double) 信号 -> 由 CalculatorLogic 的槽接收并计算 -> 再发射一个 addResult(double) 信号 -> 主界面槽函数更新 label

这种双向信号-槽结构，可以让界面层和业务逻辑层之间的依赖降到最低。

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总结

• 在小型项目里，信号与槽最直观的应用就是界面控件与逻辑函数之间的事件处理，比如按钮点击做运算、数据更新刷新界面等。
• 在更复杂的项目里，借助信号与槽可以实现分层、解耦，让不同模块之间的交互更灵活、更易维护。
• 信号与槽并不是“银弹”，但在 Qt 的项目中几乎是“必不可少”的基础工具——只要合理设计，就能让工程代码更加清晰，扩展性更高。

1. 📜 [ 声明 ] 由于作者水平有限，本文有错误和不准确之处在所难免，
2. 本人也很想知道这些错误，恳望读者批评指正！
3. 我是：勇敢滴勇~感谢大家的支持！