d指針在Qt上的應用及實現(有圖,很清楚)
Qt為了使其動態庫最大程度上實現二進制兼容,引入了d指針的概念。那麽為什麽d指針能實現二進制兼容呢?為了回答這個問題,首先弄清楚什麽是二進制兼容?所謂二進制兼容動態庫,指的是一個在老版本庫下運行的程序,在不經過編譯的情況下,仍然能夠在新的版本庫下運行;需要經過編譯才能在新版本下運行,而不需要修改該程序源代碼,我們就說該動態庫是源代碼兼容的。要使一個dll能達到二進制兼容,對於一個結構,對於一個對象,其數據模型應該不變,若有變動,比如在類中增加數據成員或刪除數據成員,其結果肯定影響對象的數據模型,從而導致原有數據程員在對象數據模型裏的位移發生變化,這樣的話編譯後的新版本庫很可能使程序發生崩潰,為了使在增加和添加項後不使對象數據模型大小發生變化,一種做法是預先分配若幹個保留空間,當要添加項時,使用保留項。如下:
- class A {
- private:
- int a;
- int reserved[3];
- };
- class B {
- private:
- int a;
- quint32 b : 1;
- quint32 reserved : 31;
- };
這樣的話,當樣增加項的時候,只需要利用reserved空間,這樣的話,對象模型就不會改變。但是這種做法很呆板,因為你不知道未來到底會有多少擴展項,少了不滿足要求,多了浪費空間。那麼有沒有一種更靈活的方法呢?如下:
- class Data {
- public:
- int a;
- };
- class A {
- private:
- Data *d_ptr;
- };
將A中的成員a放入Data 中,A中放入Data的一個指針,這樣的話,無論你向Data中添加多少數據,A的對象模型始終是4個字節的大小(d_ptr指針的大小),這種做法是不是比上面的做法更靈活呢?d_ptr就是我們今天所要說的d指針,Qt為了實現二進制兼容,絕大數類中都包含有這樣的指針,下面我們一起來看看Qt的d指針是怎麽實現的:
如上圖,這個是Qt根結點的指針的一般形式,下面來看看非根結點的一般形式,
註意這裏QWidge派生自QObject,它裏面沒有d_ptr,但是它的成員函數可以訪問d_ptr,因為 d_ptr是保護成員,且它的對象模型包含 d_ptr(這是因為派生類繼承父類的所有成員)。
下面我們來看看Qt對上述兩種情況是怎麽實現的:
qobject.h文件:
- QObjectData {
- public:
- QObject *q_ptr;
- ...
- };
- class Q_CORE_EXPORT QObject
- {
- ...
- Q_DECLARE_PRIVATE(QObject)
- public:
- Q_INVOKABLE explicit QObject(QObject *parent=0);
- virtual ~QObject();
- ...
- protected:
- QObject(QObjectPrivate &dd, QObject *parent = 0);
- ...
- protected:
- QScopedPointer<QObjectData> d_ptr;
- ...
- };
如上,在這裏我算去了其他的項,只保留了於d_ptr有關的項,首先來看看Q_DECLARE_PRIVATE(QObject)是什麽:
- #define Q_DECLARE_PRIVATE(Class) \
- inline Class##Private* d_func() { return reinterpret_cast<Class##Private *>(qGetPtrHelper(d_ptr)); } \
- inline const Class##Private* d_func() const { return reinterpret_cast<const Class##Private *>(qGetPtrHelper(d_ptr)); } \
- friend class Class##Private;
根據宏定義,則Q_DECLARE_PRIVATE(QObject)翻譯如下:
- inline QObjectPrivate *d_func()
- {
- return reinterpret_cast<QObjectPrivate *>(qGetPtrHelper(d_ptr));
- }
- inline const QObjectPrivate *d_func() const
- {
- return reinterpret_cast<const QObjectPrivate *>(qGetPtrHelper(d_ptr));
- }
- friend class QObjectPrivate;
再來看看qGetPtrHelper的定義:
- template <typename T> static inline T *qGetPtrHelper(T *ptr)
- {
- return ptr;
- }
再來看QScopePointer,它類似於智能指針,這樣不用關心 d_ptr的釋放,當離開QScopePointer的作用範圍,QScopePointer會自動釋放d_ptr指向的堆內存,那麼這個指針是什麽時候生成的呢?q_ptr又是什麽時候賦值的呢?讓我們來看看qobject.cpp的實現:
- QObject::QObject(QObject *parent)
- : d_ptr(new QObjectPrivate)
- {
- Q_D(QObject);
- d_ptr->q_ptr = this;
- ...
- }
- QObject::QObject(QObjectPrivate &dd, QObject *parent)
- : d_ptr(&dd)
- {
- Q_D(QObject);
- d_ptr->q_ptr = this;
- ...
- }
我們看第一個構造函數,對於根結點的d_ptr指向new QObjectPrivate,而QObjectPrivate派生自QObjectData,那麼Q_D(QObject)宏表示什麽意思呢?
#define Q_D(Class) Class##Private * const d = d_func()
Q_D(QObject);翻譯如下:
QObjectPrivate * const d = d_func();
不難看出Q_D(QObject);定義了一個QObjectPrivate的常量指針,指向d_func() 的返回值,而該返回值,正是d_ptr(見頭文件 d_func()的定義),因此同過Q_D宏我們就可以訪問d指針了。
對於第二個構造函數稍後介紹,下面來看看非根結點的d_ptr的實現情況:
頭文件:
- class Q_CORE_EXPORT QObjectPrivate : public QObjectData
- {
- Q_DECLARE_PUBLIC(QObject)
- ...
- };
- class Q_GUI_EXPORT QWidgetPrivate : public QObjectPrivate
- {
- Q_DECLARE_PUBLIC(QWidget)
- ...
- };
- class Q_GUI_EXPORT QWidget : public QObject
- {
- ...
- Q_DECLARE_PRIVATE(QWidget)
- ...
- public:
- ...
- explicit QWidget(QWidget* parent = 0, Qt::WindowFlags f = 0);
- ...
- };
我們首先來看看Q_DECLARE_PUBLIC宏:
- #define Q_DECLARE_PUBLIC(Class) \
- inline Class* q_func() { return static_cast<Class *>(q_ptr); } \
- inline const Class* q_func() const { return static_cast<const Class *>(q_ptr); } \
- friend class Class;
根據宏定義,Q_DECLARE_PUBLIC(QObject)翻譯如下:
- inline QObject *q_func()
- {
- return static_cast<QObject *>(q_ptr);
- }
- inline const QObject *q_func() const
- {
- return static_cast<const QObject *>(q_ptr);
- }
- friend class QObject;
Q_DECLARE_PUBLIC(QWidget)翻譯如下:
- inline QWidget *q_func()
- {
- return static_cast<QWidget *>(q_ptr);
- }
- inline const QWidget *q_func() const
- {
- return static_cast<const QWidget *>(q_ptr);
- }
- friend class QWidget;
註意這裏的q_ptr是在QObjectData裏公有聲明的,QObjectPrivate,QWidgetPrivate都派生或間接派生自QObjectData,所以可以訪問q_ptr。
接下來看Q_DECLARE_PRIVATE(QWidget)的翻譯:
- inline QWidgetPrivate *d_func()
- {
- return reinterpret_cast<QWidgetPrivate *>(qGetPtrHelper(d_ptr));
- }
- inline const QWidgetPrivate *d_func() const
- {
- return reinterpret_cast<const QWidgetPrivate *>(qGetPtrHelper(d_ptr));
- }
- friend class QWidgetPrivate;
接下來看看QWidget的構造函數的實現:
- QWidget::QWidget(QWidget *parent, Qt::WindowFlags f)
- : QObject(*new QWidgetPrivate, 0)
- {
- ...
- }
看到QObject(*new QwidgetPrivate, 0)這裏調用了QObject的第二個構造函數,將d_ptr指向new QWidgetPrivate所指向的堆內存。
https://blog.csdn.net/rabinsong/article/details/9474859
d指針在Qt上的應用及實現(有圖,很清楚)