Qt中的Q_D巨集和d指標

1 _ZTS7QObject

一、Q_D的在檔案中的提法

　　Q_D的設定意在方便地獲取私有類指標，檔案為qglobal.h。下面的##是巨集定義的連字元。假設類名是A，那麼A##Private翻譯過來就是APrivate。

1 #define Q_D(Class) Class##Private * const d = d_func()

　　d_func()函式如下實現：

1 #define Q_DECLARE_PRIVATE(Class) \
2     inline Class##Private* d_func() { return reinterpret_cast<Class##Private *>(qGetPtrHelper(d_ptr)); } \
3     inline const Class##Private* d_func() const { return reinterpret_cast<const Class##Private *>(qGetPtrHelper(d_ptr)); } \
4     friend class Class##Private;

　　這裡的d_func()雖然在巨集裡面，但是如果代入具體的型別，這裡面就變成了以Class##Private的私有類指標為返回值，以func為函式名的函式。這裡的qGetPtrHelper是

1 template <typename T> static inline T *qGetPtrHelper(T *ptr) { return ptr; }

　　這個模板函式裡面裡的T要套入某個具體的類。上面的那個Q_DECLARE_PRIVATE裡面的就成了這個模板類的一個呼叫。這個模板類就是把這個類指標轉換成了靜態的。有了上面的這三段程式碼，如果想在某個類A裡面宣告一個私有類，直接來一個Q_D(A),再Q_DECLARE_PRIVATE(A)就可以了。

二、巨集和模板的展開

　　展開前一個巨集和後一個巨集的一部分，成了

1 #define Q_D(A) APrivate *const d= d_func()

1 inline APrivate* d_func() { return reinterpret_cast<APrivate *>(qGetPtrHelper((d_ptr));}

　　上面這個函式qGetPtrHelper呼叫的輸入值是QObject類裡面的一個成員變數，d_ptr指標，定義如下：

1     QScopedPointer<QObjectData> d_ptr;

 　　根據模板函式呼叫返回的仍然是一個QScopedPointer<QObjectData>型別的變數，也就是一個指向QObjectData型別的智慧限域指標。最後呼叫reinterpret_cast重新解釋前面得到的指標，把它變成指向APrivate型別的。

　　這裡的QObjectData的定義也在QObject裡面

 1 class Q_CORE_EXPORT QObjectData {
 2 public:
 3     virtual ~QObjectData() = 0;
 4     QObject *q_ptr;
 5     QObject *parent;
 6     QObjectList children;
 7 
 8     uint isWidget : 1;
 9     uint blockSig : 1;
10     uint wasDeleted : 1;
11     uint isDeletingChildren : 1;
12     uint sendChildEvents : 1;
13     uint receiveChildEvents : 1;
14     uint isWindow : 1; //for QWindow
15     uint unused : 25;
16     int postedEvents;
17     QDynamicMetaObjectData *metaObject;
18     QMetaObject *dynamicMetaObject() const;
19 };

　　至於QScopedPointer，有點複雜，核心思想是一個不需要自己銷燬的指標。

三、繼承和呼叫

　　自己寫一個類MyQFileSystemModel繼承QFileSystemModel，在MyQFileSystemModel中使用Q_D巨集，會出現錯誤：

 1 C:\Qt\Qt5.9.2\5.9.2\mingw53_32\include\QtWidgets/qfilesystemmodel.h: In constructor 'MyQFileSystemModel::MyQFileSystemModel()':
 2 C:\Qt\Qt5.9.2\5.9.2\mingw53_32\include/QtCore/qglobal.h:1002:28: error: 'QFileSystemModelPrivate* QFileSystemModel::d_func()' is private
 3      inline Class##Private* d_func() { return reinterpret_cast<Class##Private *>(qGetPtrHelper(d_ptr)); } \
 4                             ^
 5 C:\Qt\Qt5.9.2\5.9.2\mingw53_32\include\QtWidgets/qfilesystemmodel.h:152:5: note: in expansion of macro 'Q_DECLARE_PRIVATE'
 6      Q_DECLARE_PRIVATE(QFileSystemModel)
 7      ^
 8 C:\Qt\Qt5.9.2\5.9.2\mingw53_32\include/QtCore/qglobal.h:1016:54: error: within this context
 9  #define Q_D(Class) Class##Private * const d = d_func()
10                                                       ^
11 ..\student\myqfilesystemmodel.cpp:5:5: note: in expansion of macro 'Q_D'
12      Q_D(const QFileSystemModel);
13      ^
14 C:\Qt\Qt5.9.2\5.9.2\mingw53_32\include/QtCore/qglobal.h:1016:43: warning: unused variable 'd' [-Wunused-variable]
15  #define Q_D(Class) Class##Private * const d = d_func()
16                                            ^
17 ..\student\myqfilesystemmodel.cpp:5:5: note: in expansion of macro 'Q_D'

 　　意思是，d_func()是QFileSystemModel這個類裡面的私有函式，對於c++的私有函式，子類是不能夠繼承的。

四、q指標

　　寫一個MyQFileSystemModel的私有類MyQFileSystemModelPrivate，就可以使用Q_Q巨集，從私有類引用對應的公有類了。

 1 #ifndef MYQFILESYSTEMMODEL_P_H
 2 #define MYQFILESYSTEMMODEL_P_H
 3 #include <myqfilesystemmodel.h>
 4 class MyQFileSystemModelPrivate;
 5 class MyQFileSystemModel;
 6 QT_BEGIN_NAMESPACE
 7 class MyQFileSystemModelPrivate: public QFileSystemModelPrivate
 8 {
 9 public:
10     //MyQFileSystemModelPrivate(MyQFileSystemModel * parent):q_ptr(parent){}
11 public:
12     Q_DECLARE_PUBLIC(MyQFileSystemModel)
13     MyQFileSystemModel *q_ptr;
14 };
15 QT_END_NAMESPACE
16 #endif // MYQFILESYSTEMMODEL_P_H

　　這裡面需要尤其注意的是，MyQFileSystemModel *q_ptr;這一行是不能少的。c++的static_cast是對被轉換的型別有限制的。如果B類繼承了A類，那麼從B類轉換成A類是完全沒有問題的。但是，如果想把A類轉換成B類，就要求B類裡面，問題就出現了，A類可能沒有B類那麼豐滿，轉換出來的類可能是殘廢的，所以一般情況下，這種轉換是不能成功的。除非：B類裡面包含了一個指向A類的指標。如果把q_ptr指標宣告去掉了，會報這個錯誤：

1 C:\Qt\Qt5.9.2\5.9.2\mingw53_32\include\QtCore\qglobal.h:1012: error: invalid static_cast from type 'QObject*' to type 'MyQFileSystemModel*'
2      inline Class* q_func() { return static_cast<Class *>(q_ptr); } \
3                                                                ^

五、私有類函式呼叫

　　Qt中的公有類和私有類關係密切，私有類的函式是不能夠直接使用的。要是想用，一定要通過其他類呼叫。在Qt編譯的時候，QFileSystemModel.h是一堆宣告，會匯出很多函式到QtWidget.dll裡面去。值得注意的是，這裡匯出的只是這個檔案裡所宣告的類、函式和變數，而不會匯出只在私有類標頭檔案QFileSystemModel_p.h裡面宣告過的函式和變數。

　　當然，編譯的時候，也會引用QFileSystemModelPrivate.h和QFileSystemModel.cpp裡的宣告以及定義。一般情況下，我們只是Qt的使用者，在windows系統下，只要下載安裝就好，不需要自己再編譯了。但是當我們想使用私有類做一些更深入的定製的時候，希望能夠調直接呼叫私有類的成員。這時候，如果只是include了.h檔案，就會報undefined reference錯誤。也就是說，編譯能過，連結過不了，找不到私有類成員。

 　　解決的方法就是將對應的cpp檔案也包含進工程目錄裡面，但這時候會有新的問題出現。有些類的實現已經編譯到庫函式裡面了，這時候又在cpp檔案重新實現，會報警告：redeclared without dllimport attribute。只需要把cpp檔案中的實現函式刪除掉就可以了。

　　雖然通過上面的方法，可以實現私有類的使用，但是值得注意的是，已經編譯好的二進位制檔案dll裡面的同名私有函式還在起著作用。還是用QFileSystemModel為例，它已經被Qt編譯好放到了QWidget.dll裡面了。在此dll檔案裡也會有QFileSystemModelPrivate的函式（只是不會有直接指向外部的宣告，外部不能直接連結引用而已），否則私有類就完全沒用了。當新的工程要使用到QFileSystemModel，而QFileSystemModelPrivate被間接地引用，使用的版本就是之前編譯好的成品。當新的工程要直接呼叫私有類函式的時候，才是用的新的版本。

　　用Dependency開啟Qt5Widgets.dll看到私有類的函式名形式如下：

1 _ZN16QFileSystemModelC1ER23QFileSystemModelPrivateP7QObject

　　這可能只是一個建構函式，在Qt5Widgets.dll裡只有兩個上面這種QFileSystemModelPrivate的函式，可見大多數私有類的函式沒有匯出。而直接用本節方法編譯出來的QFileSystemModelPrivate.dll裡面的私有成員函式形式如下：　　

1 _ZNK23QFileSystemModelPrivate4nodeERK11QModelIndex

　　代表形參是QModelIndex的私有類函式node，像這樣的函式還有很多，它們與私有類的.h檔案能夠對應起來。