深入理解Qt 智能指針
1. Qt智能指針概述
- Qt 提供了一套基于父子對象的內(nèi)存管理機(jī)制, 所以我們很少需要去手動 delete. 但程序中不一定所有類都是QObject的子類, 這種情況下仍然需要使用一些智能指針.
- 注意: 在 Qt 中使用智能指針時, 一定要避免發(fā)生多次析構(gòu).
2. Qt中的智能指針分類
根據(jù)不同的使用場景, 可分為以下幾種:
- 共享數(shù)據(jù). 隱式或顯式的共享數(shù)據(jù)(不共享指針), 也被稱為 侵入式指針.
QSharedDataPointer
指向隱式共享對象的指針.QExplicitlySharedDataPointer
指向顯式共享對象的指針.
- 共享指針. 線程安全.
QSharedPointer
. 有點(diǎn)像std::shared_ptr
,boost::shared_ptr
. 維護(hù)引用計數(shù), 使用上最像原生指針.QWeakPointer
, 類似于boost::weak_ptr
. 作為QSharedPointer
的助手使用. 未重載*
和->
. 用于解決強(qiáng)引用形成的相互引用.
- 范圍指針. 為了RAII1目的, 維護(hù)指針?biāo)袡?quán), 并保證其在超出作用域后恰當(dāng)?shù)谋讳N毀, 非共享.
QScopedPointer
. 相當(dāng)于std::unique_ptr
.- 所有權(quán)唯一, 其拷貝和賦值操作均為私有. 無法用于容器中.
QScopedArrayPointer
- 追蹤給定 QObject 對象生命, 并在其析構(gòu)時自動設(shè)置為 NULL.
QPointer
.
3. 共享數(shù)據(jù)
- 共享數(shù)據(jù)是為了實(shí)現(xiàn) “讀時共享, 寫時復(fù)制”. 其本質(zhì)上是延遲了 執(zhí)行深拷貝 的時機(jī)到了需要修改其值的時候.
- C++實(shí)現(xiàn)為 在拷貝構(gòu)造和賦值運(yùn)算符函數(shù)中不直接深度拷貝, 而是維護(hù)一個引用計數(shù)并獲得一個引用或指針. 在需要改變值的方法中再執(zhí)行深度拷貝.
- 隱式共享為, 我們無需管理深度拷貝的時機(jī), 它會自動執(zhí)行.
- 顯式共享為, 我們需要人為判斷什么時候需要深度拷貝, 并手動執(zhí)行拷貝.
QSharedData
作為共享數(shù)據(jù)對象的基類. 其在內(nèi)部提供 線程安全的引用計數(shù).- 其與
QSharedDataPointer
和QExplicitlySharedDataPointer
一起使用. - 以上三個類都是可重入的.
3.1. 隱式共享
QSharedDataPointer
表示指向隱式共享對象的指針.- 其在寫操作時, 會自動調(diào)用
detach()
. 該函數(shù)在當(dāng)共享數(shù)據(jù)對象引用計數(shù)大于1, 會執(zhí)行深拷貝, 并將該指針指向新拷貝內(nèi)容. (這是在該類的非 const 成員函數(shù)中自動調(diào)用的, 我們使用時不需要關(guān)心).
比如, 我們現(xiàn)在有一個類 MyClass, 現(xiàn)在要將其改造成支持隱式共享的類.
#if 1 // MyClass 原始版本 class MyClass { public: MyClass(){} MyClass(const MyClass &other) { m_id = other.GetId(); m_path = other.GetPath(); } ~MyClass(){} int GetId() const { return m_id; } void SetId(int val) { m_id = val; } QString GetPath() const { return m_path; } void SetPath(QString val) { m_path = val; } private: int m_id = -1; QString m_path; }; #else // MyClass 支持隱式共享 // 1. 將 MyClass 的所有數(shù)據(jù)成員都放到 MyClassData 中. // 2. 在 MyClass 中維護(hù)一個 QSharedDataPointer<MyClassData> d. // 3. MyClass 中通過 d-> 的形式訪問數(shù)據(jù). // 4. MyClassData 繼承自 QSharedData. #include <QSharedData> #include <QSharedDataPointer> class MyClassData : public QSharedData { public: MyClassData(){} MyClassData(const MyClassData &other) : QSharedData(other), id(other.id), path(other.path) {} ~MyClassData(){} int id = -1; QString path; }; class MyClass { public: MyClass(){ d = new MyClassData(); } MyClass(int id, const QString & path) { d = new MyClassData(); SetId(id); SetPath(path); } MyClass(const MyClass &other) : d(other.d){} ~MyClass(){} int GetId() const { return d->id; } void SetId(int val) { d->id = val; } QString GetPath() const { return d->path; } void SetPath(QString val) { d->path = val; } private: QSharedDataPointer<MyClassData> d; }; #endif
3.2. 顯式共享
QExplicitlySharedDataPointer
表示指向顯式共享對象的指針.- 與
QSharedDataPointer
不同的地方在于, 它不會在非const成員函數(shù)執(zhí)行寫操作時, 自動調(diào)用detach()
. - 所以需要我們在寫操作時, 手動調(diào)用 detach().
- 它的行為很像 C++ 常規(guī)指針, 不過比指針好的地方在于, 它也維護(hù)一套引用計數(shù), 當(dāng)引用計數(shù)為0時會自動設(shè)置為 NULL. 避免了懸空指針的危害.
修改上面例子中用到的 QSharedDataPointer 為 QExplicitlySharedDataPointer.
注意: 如果在使用時發(fā)現(xiàn)所有寫操作的函數(shù)中都調(diào)用了 detach(), 那就可以直接使用 QSharedDataPointer 了.
#include <QExplicitlySharedDataPointer> class MyClass { public: MyClass(){ d = new MyClassData(); } MyClass(int id, const QString & path) { d = new MyClassData(); SetId(id); SetPath(path); } MyClass(const MyClass &other) : d(other.d){} ~MyClass(){} int GetId() const { return d->id; } void SetId(int val) { // 需要手動調(diào)用 detach() d.detach(); d->id = val; } QString GetPath() const { return d->path; } void SetPath(QString val) { // 需要手動調(diào)用 detach() d.detach(); d->path = val; } private: QExplicitlySharedDataPointer<MyClassData> d; };
4. 共享指針
4.1. QSharedPointer
- 可用于容器中.
- 可提供自定義 Deleter, 所以可用于
delete []
的場景. - 線程安全. 多線程同時修改其對象無需加鎖. 但其指向的內(nèi)存不一定線程安全, 所以多線程同時修改其指向的數(shù)據(jù), 還需要加鎖.
// 指定 Deleter static void doDeleteLater(MyObject *obj) { obj->deleteLater(); } void TestSPtr() { QSharedPointer<MyObject> obj(new MyObject, doDeleteLater); // 調(diào)用 clear 清除引用計數(shù), 并調(diào)用 Deleter 刪除指針對象. // 此處將調(diào)用 doDeleteLater obj.clear(); QSharedPointer<MyObject> pObj1 = obj; pObj1->show(); if (pObj1) { } } /*------------- 實(shí)現(xiàn)單例 -------------*/ // cpp 中定義全局變量 QSharedPointer<MyObject> g_ptrMyObj; QSharedPointer<MyObject> GetMyObj() { if (g_ptrMyObj.data() == NULL) { g_ptrMyObj.reset(new MyObject()); } return g_ptrMyObj; }
4.2. QWeakPointer
- 創(chuàng)建: 只能通過 QSharedPointer 的賦值來創(chuàng)建.
- 使用: 不可直接使用. 沒有重載
*
和->
. 需要用toStrongRef()
轉(zhuǎn)換為 QSharedPointer, 并判斷是否為 NULL 之后再使用.- 可使用
data()
取到指針值, 但不確保其有效. 如果想使用該值, 需用戶在外部使用其他手段保證其指針值有效. - 曾經(jīng)有一段時間, Qt 官方想用 QWeakPointer 取代 QPointer, 但在 Qt5 重寫了 QPointer 后, 就不再這么建議了.
- 所以使用 QWeakPointer 的最佳場景仍然是: 作為 QSharedPointer 的助手類使用.
- 可使用
打開宏 TEST_memory_will_leak, 則因?yàn)楫a(chǎn)生循環(huán)引用, 導(dǎo)致內(nèi)存泄漏, 表現(xiàn)為: 不會打印 “destruct A”, “destruct B”
關(guān)閉宏, 使用 QWeakPointer, 不會產(chǎn)生內(nèi)存泄漏.
#include <QSharedPointer> #include <QWeakPointer> class A; class B; #define TEST_memory_will_leak class A { public: ~A() { qDebug() << "destruct A"; } #ifdef TEST_memory_will_leak QSharedPointer<B> ptr_B; #else QWeakPointer<B> ptr_B; #endif //TEST_memory_will_leak }; class B { public: ~B() { qDebug() << "destruct B"; } #ifdef TEST_memory_will_leak QSharedPointer<A> ptr_A; #else QWeakPointer<A> ptr_A; #endif //TEST_memory_will_leak }; int main() { QSharedPointer<A> nA(new A()); QSharedPointer<B> nB(new B()); // 若內(nèi)部使用 QSharedPointer, 則此處會形成循環(huán)引用. nA->ptr_B = nB; nB->ptr_A = nA; #ifdef TEST_memory_will_leak if (!nA->ptr_B.isNull()) { qDebug() << "use shared ptr"; } #else if (!nA->ptr_B.toStrongRef().isNull()) { qDebug() << "use weak ptr"; } #endif TEST_memory_will_leak }
5. 范圍指針
void main() { { QScopedPointer<MyClass> p(new MyClass()); p->func(); } // 退出作用域后析構(gòu) { QScopedArrayPointer<int> p(new int[10] ); p[1] = 10; } // 退出作用域后析構(gòu) }
6. 追蹤特定QObject對象生命
[***以下描述可搜索 DevBean 的 continue-using-qpointer 一文獲取更詳細(xì)信息***].
- QPointer 在某幾個 Qt5 版本中, 被標(biāo)注為廢棄. 且打算使用 QWeakPointer 來代替其原有功能. (為此還允許 QWeakPointer 可獨(dú)立于 QSharedPointer 使用, 并增加了一系列接口, 引發(fā)了接口歧義的副作用). 但經(jīng)過對 QPointer 的重寫后, 解決了之前性能問題, 所以便移除了廢棄標(biāo)志, 并取消了 QWeakPointer 獨(dú)立使用的相關(guān)描述.
- 之后還是繼續(xù)將 QWeakPointer 和 QSharedPointer 捆綁使用. 并繼續(xù)愉快的使用 QPointer 吧.
class MyHelper{ public: MyHelper(QPushButton *btn) : m_btn(btn) , m_btn2(NULL) {} void SetBtn(QPushButton *btn) { m_btn2 = btn; } void FuncShow() { // 當(dāng)外部的 QPushButton 析構(gòu)后, 該值自動設(shè)置為 NULL if (m_btn) { m_btn->show(); } if (m_btn2) { m_btn2->show(); } } private: QPointer<QPushButton> m_btn; QPointer<QPushButton> m_btn2; };
RAII, Resource Acquisition Is Initialization, 資源獲取就是初始化. 是 C++ 的一種管理資源, 避免泄漏的慣用方法. 比如, QMutexLocker
為了方便管理QMutex
的加鎖和解鎖, 在構(gòu)造該對象時加鎖, 在析構(gòu)時解鎖.
到此這篇關(guān)于深入理解Qt 智能指針的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Qt 智能指針內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!
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