QScopedPointer

QScopedPointer 是 Qt 提供的一個(gè)智能指針，主要用于簡(jiǎn)化資源管理，防止內(nèi)存泄漏和懸掛指針問(wèn)題。它屬于 Qt 的內(nèi)存管理工具，能夠自動(dòng)處理對(duì)象的生命周期，確保對(duì)象在超出作用域時(shí)被銷毀。QScopedPointer 是基于 C++11 標(biāo)準(zhǔn)中的 std::unique_ptr 實(shí)現(xiàn)的，但它具有 Qt 的特點(diǎn)，通常用于局部對(duì)象的管理。

• 自動(dòng)刪除對(duì)象：當(dāng) QScopedPointer 超出作用域時(shí)，它會(huì)自動(dòng)釋放所持有的對(duì)象。這意味著無(wú)需手動(dòng) delete 對(duì)象。
• 不能復(fù)制：QScopedPointer 不支持復(fù)制操作，防止發(fā)生意外的多個(gè)指針指向同一個(gè)對(duì)象的問(wèn)題。
• 所有權(quán)轉(zhuǎn)移：可以使用 reset() 或通過(guò)構(gòu)造函數(shù)將 QScopedPointer 的所有權(quán)轉(zhuǎn)移給另一個(gè) QScopedPointer。

1. 自動(dòng)刪除對(duì)象

QScopedPointer 最常見(jiàn)的用法是在函數(shù)或局部作用域內(nèi)管理動(dòng)態(tài)分配的對(duì)象。在作用域結(jié)束時(shí)，QScopedPointer 自動(dòng)銷毀對(duì)象，無(wú)需顯式調(diào)用 delete。

#include <QScopedPointer>
#include <QDebug>

class MyClass {
public:
    MyClass() { qDebug() << "MyClass constructed"; }
    ~MyClass() { qDebug() << "MyClass destructed"; }
};

void testScopedPointer() {
    QScopedPointer<MyClass> ptr(new MyClass);
    // 當(dāng)函數(shù)返回時(shí)，ptr 超出作用域，對(duì)象會(huì)被自動(dòng)銷毀
} // 在這里，MyClass 對(duì)象會(huì)被自動(dòng)刪除

2. 轉(zhuǎn)移所有權(quán)

QScopedPointer 不支持復(fù)制操作，但可以通過(guò) reset() 或構(gòu)造函數(shù)轉(zhuǎn)移所有權(quán)。這樣，QScopedPointer 可以在不同的作用域之間傳遞資源。

#include <QScopedPointer>
#include <QDebug>

class MyClass {
public:
    MyClass() { qDebug() << "MyClass constructed"; }
    ~MyClass() { qDebug() << "MyClass destructed"; }
};

void transferOwnership() {
    QScopedPointer<MyClass> ptr1(new MyClass);
    // 將所有權(quán)從 ptr1 轉(zhuǎn)移到 ptr2
    QScopedPointer<MyClass> ptr2(ptr1.take());
    // 現(xiàn)在 ptr1 不再擁有 MyClass 對(duì)象，ptr2 擁有它

    // ptr1 不再指向?qū)ο螅珜?duì)象仍然存在，由 ptr2 管理
} // 在這里，ptr2 超出作用域時(shí)，MyClass 對(duì)象會(huì)被自動(dòng)刪除

3. 管理私有數(shù)據(jù)

在 Qt 的許多類中，私有數(shù)據(jù)（通常是一個(gè)包含實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)的類）被封裝在一個(gè) QScopedPointer 中。這樣可以確保私有數(shù)據(jù)在類的析構(gòu)函數(shù)中自動(dòng)釋放，同時(shí)保持代碼的簡(jiǎn)潔性和安全性。

示例：QFile 類

class QFilePrivate : public QIODevicePrivate {
    // 私有數(shù)據(jù)成員
};

class QFile : public QIODevice {
public:
    QFile();
    ~QFile();

private:
    QScopedPointer<QFilePrivate> d_ptr;
};

在這個(gè)例子中，QFile 類使用 QScopedPointer 來(lái)管理 QFilePrivate 對(duì)象。當(dāng) QFile 對(duì)象析構(gòu)時(shí)，QScopedPointer 會(huì)自動(dòng)刪除 QFilePrivate 對(duì)象，確保內(nèi)存被釋放。

QSharedPointer

QSharedPointer 是通過(guò)引用計(jì)數(shù)來(lái)管理對(duì)象的生命周期的，多個(gè) QSharedPointer 對(duì)象可以共享同一個(gè)資源。每當(dāng) QSharedPointer 的拷貝構(gòu)造或賦值操作發(fā)生時(shí)，引用計(jì)數(shù)會(huì)增加，而當(dāng)一個(gè) QSharedPointer 被銷毀時(shí)，引用計(jì)數(shù)會(huì)減少。當(dāng)引用計(jì)數(shù)降到 0 時(shí)，所指向的對(duì)象會(huì)自動(dòng)被刪除。

#include <QSharedPointer>
#include <QDebug>

class MyClass {
public:
    void print() { qDebug() << "Hello from MyClass!"; }
};

int main() {
    // 創(chuàng)建 QSharedPointer 對(duì)象，管理 MyClass 對(duì)象的生命周期
    QSharedPointer<MyClass> ptr1(new MyClass);

    // 創(chuàng)建另外一個(gè) QSharedPointer，并共享 ptr1 所管理的對(duì)象
    QSharedPointer<MyClass> ptr2 = ptr1;

    // 使用 ptr1 和 ptr2 都能訪問(wèn)同一個(gè)對(duì)象
    ptr1->print();
    ptr2->print();

    // 不需要手動(dòng)釋放內(nèi)存，當(dāng)最后一個(gè) QSharedPointer 被銷毀時(shí)，MyClass 對(duì)象會(huì)自動(dòng)刪除
    return 0;
}

關(guān)鍵特性

• 引用計(jì)數(shù)：QSharedPointer 通過(guò)引用計(jì)數(shù)來(lái)管理對(duì)象的生命周期。每當(dāng)有新的 QSharedPointer 對(duì)象指向相同的資源時(shí)，引用計(jì)數(shù)會(huì)增加；當(dāng)某個(gè) QSharedPointer 對(duì)象銷毀時(shí)，引用計(jì)數(shù)會(huì)減少。
• 自動(dòng)銷毀：當(dāng)最后一個(gè)引用計(jì)數(shù)為 1 的 QSharedPointer 被銷毀時(shí)，指向的對(duì)象會(huì)被自動(dòng)刪除，從而避免了內(nèi)存泄漏。
• 線程安全：QSharedPointer 的引用計(jì)數(shù)操作是線程安全的，但它本身并不保證被指向的對(duì)象本身是線程安全的。如果多個(gè)線程訪問(wèn)同一個(gè) QSharedPointer 對(duì)象，必須確保其他線程同步訪問(wèn)該對(duì)象。

注意事項(xiàng)

• QSharedPointer 的引用計(jì)數(shù)機(jī)制在某些情況下可能導(dǎo)致循環(huán)引用問(wèn)題，特別是當(dāng)兩個(gè)或更多的對(duì)象相互持有對(duì)方的 QSharedPointer 時(shí)。此時(shí)，即使這些對(duì)象不再使用，引用計(jì)數(shù)也不會(huì)降到零，因?yàn)樗鼈兓ハ嘁?，?dǎo)致對(duì)象無(wú)法被銷毀，從而產(chǎn)生內(nèi)存泄漏。

  解決方法：使用 QWeakPointer 來(lái)打破循環(huán)引用。QWeakPointer 是一種弱引用，持有一個(gè) QSharedPointer 對(duì)象，但它不會(huì)增加引用計(jì)數(shù)。當(dāng) QSharedPointer 被銷毀時(shí)，QWeakPointer 自動(dòng)變?yōu)榭罩羔槨?/p>

• 不要混用裸指針和 QSharedPointer``QSharedPointer 需要確保它是唯一的內(nèi)存管理者。如果你在程序中同時(shí)使用裸指針和 QSharedPointer 管理相同的內(nèi)存，可能會(huì)導(dǎo)致雙重釋放或內(nèi)存泄漏。因此，避免裸指針與智能指針共享同一資源，確保對(duì)象始終由智能指針管理。

QWeakPointer

QWeakPointer 是 QSharedPointer 的一種補(bǔ)充，它本身不擁有對(duì)象的所有權(quán)。QWeakPointer 僅在 QSharedPointer 的引用計(jì)數(shù)為非零時(shí)提供訪問(wèn)該對(duì)象的能力，但不會(huì)阻止對(duì)象的銷毀。換句話說(shuō)，QWeakPointer 允許你引用一個(gè)對(duì)象而不會(huì)使得該對(duì)象無(wú)法銷毀。

QWeakPointer 的主要特點(diǎn)：

• 弱引用：QWeakPointer 不增加對(duì)象的引用計(jì)數(shù)，也就是說(shuō)它不會(huì)阻止對(duì)象的銷毀。
• 防止循環(huán)引用：QWeakPointer 解決了 QSharedPointer 可能導(dǎo)致的循環(huán)引用問(wèn)題。
• 安全的訪問(wèn)方式：QWeakPointer 可以通過(guò) toStrongRef() 方法轉(zhuǎn)換為 QSharedPointer，從而安全地訪問(wèn)目標(biāo)對(duì)象。

QWeakPointer 和 QSharedPointer 的配合

QWeakPointer 通常與 QSharedPointer 一起使用，用于避免循環(huán)引用。在有些情況下，兩個(gè)對(duì)象會(huì)互相引用，導(dǎo)致它們的引用計(jì)數(shù)始終不為零，進(jìn)而導(dǎo)致內(nèi)存泄漏。QWeakPointer 可以打破這個(gè)循環(huán)引用鏈，它允許對(duì)象 A 持有對(duì)象 B 的 QWeakPointer，而對(duì)象 B 可以持有對(duì)象 A 的 QSharedPointer，從而確保對(duì)象 A 和 B 的生命周期由 QSharedPointer 管理。

QWeakPointer 的常見(jiàn)用法

下面是一個(gè)使用 QWeakPointer 的具體示例：

class B;  // Forward declaration

class A {
public:
    QSharedPointer<B> b;  // B的共享指針
};

class B {
public:
    QWeakPointer<A> a;  // A的弱引用
};

int main() {
    QSharedPointer<A> a(new A);  // 創(chuàng)建A對(duì)象
    QSharedPointer<B> b(new B);  // 創(chuàng)建B對(duì)象

    a->b = b;  // A持有B的共享指針
    b->a = a;  // B持有A的弱引用

    return 0;  // 程序退出時(shí)，A和B會(huì)被自動(dòng)銷毀，避免內(nèi)存泄漏
}

注意事項(xiàng)

使用QWeakPointer時(shí)候，一定要使用isNULL判斷一下 資源是否釋放

QSharedPointer<MyClass> shared(new MyClass(20));
QWeakPointer<MyClass> weak(shared);

qDebug() << "Shared pointer value:" << shared->getValue();
qDebug() << "Weak pointer value:" << weak.data()->getValue();

shared.clear(); // 刪除 shared 指向的對(duì)象
// 此時(shí)，MyClass 對(duì)象的引用計(jì)數(shù)為 0，將被自動(dòng)刪除，而此時(shí) QWeakPointer 對(duì)象 weak 也為 null。

if (weak.isNull()) {  // 判斷 weak 是否為 null
	qDebug() << "Weak pointer is null - object has been deleted"; // 執(zhí)行
}
else {
	qDebug() << "Weak pointer is not null - object still exists";
}

QPointer

QPointer 是一個(gè)用于指向 Qt 對(duì)象（例如 QObject 的子類）的模板類，它會(huì)自動(dòng)管理對(duì)象的生命周期。當(dāng)一個(gè) QObject 被銷毀時(shí)，QPointer 會(huì)將其指針設(shè)為 nullptr，這使得程序能夠檢測(cè)到所指向的對(duì)象已經(jīng)被刪除，從而避免訪問(wèn)已刪除的對(duì)象，避免懸空指針問(wèn)題。QPointer 只能用來(lái)管理 QObject 或其子類的對(duì)象。如果你需要管理其他類型的對(duì)象，可以考慮使用其他智能指針，如 std::shared_ptr 或 std::unique_ptr。

#include <QPointer>
#include <QPushButton>
#include <QVBoxLayout>
#include <QWidget>
#include <QDebug>

int main(int argc, char *argv[]) {
    QCoreApplication a(argc, argv);

    QWidget window;
    QVBoxLayout *layout = new QVBoxLayout(&window);

    QPushButton *button = new QPushButton("Click me");
    QPointer<QPushButton> pButton(button);

    layout->addWidget(button);
    window.show();

    QObject::connect(button, &QPushButton::clicked, [&] {
        if (pButton) {
            qDebug() << "Button exists, text:" << pButton->text();
        } else {
            qDebug() << "Button has been deleted";
        }
    });

    // 模擬按鈕刪除
    QObject::connect(button, &QPushButton::clicked, [&] {
        delete button;
    });

    return a.exec();
}

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