我們進入 qt/src 資料夾。你可能對這裡的目錄名時曾相識，因為幾乎這裡的所有資料夾名都對應著 Qt 的模組的名字：gui，network，multimedia等等。我們從最核心的 QtCore 開始。這個模組對應的是corelib資料夾。

首先我們要去尋找 QObject 這個類。之所以選擇 QObject，一是因為它是 Qt 的核心類，另外一個很重要的原因是，QObject類是一個典型的Qt類，我們可以通過這個類學習到Qt的設計思路。

回憶一下我們編寫 Qt 程式碼的時候，使用的語句是： 
 
當我們進行 #include 語句時，前處理器尋找的是qt/include/QtCore這個目錄。我們在這裡面找到了 QObject 檔案，而這裡面只有一個語句： 

因此我們回到在 corelib 裡面，可以看到 kernel 資料夾。看到名字就應該知道，這就是Qt corelib 的核心。在這裡面，我們可以找到有四個檔案以 qobject 打頭： 
qobject.h：QObject 的類定義，這個就是 QObject 檔案引用的檔案，也就是我們使用的實際標頭檔案； 
qobject.cpp：QObject的實現程式碼； 
qobjectdefs.h：這個檔案中定義了很多用到的巨集，並且定義了QMetaObject類，而這個類是實現signal- slot的基礎； 
qobject_p.h：對 QObject 的輔助資料類； 
實際上我們還會看到另外兩個檔案：qobjectcleanuphandler.h 和 qobjectcleanuphandler.cpp。不過如果開啟這兩個檔案就會發現，這裡面定義的是一個QObjectCleanupHandler 類，而這個類是繼承了 QObject 的，因此這只是一個普通的工具類，不在我們目前的討論之列。因此我們可以認為，QOjbect 類是由4個檔案共同實現的：qobject.h，qobject.cpp，qobjectdefs.h和qobject_p.h。

如果你閱讀了 Qt 的原始碼，你會看到一堆奇奇怪怪的巨集，例如 Q_D，Q_Q。我們的Qt原始碼之旅就從理解這些巨集說起。 
下面先看一個C++的例子。 
 
這是一個很普通的 C++ 類 Person，他有兩個屬性 name 和 age。我們試想一下，這個類要怎麼去使用呢？如果你不想給我原始碼，那麼至少也要給我一個 dll 或者其他類似的東西，並且你要把這個標頭檔案給我，這樣我才能把它 include 到我的程式碼中使用。我只能使用你暴露給我的 public 的介面。按理說，private 的東西我是不應該知道的，但是現在我知道了！為什麼呢？因為我會去讀這個標頭檔案，我知道了，原來在 Person 中，age 就是一個 int，name 就是一個 string。這是你不希望看到的，因為既然你把它宣告成了 private 的，就是不想讓我知道這些東西。那麼怎麼辦呢？嗯，我有一個解決方案。來看下面的程式碼：

//person.h

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//persondata.cpp

• 1

 
怎麼樣？在 person.h 中看不到我是怎麼儲存的資料了吧？嗯嗯，也許你很聰明：我還可以在 persondata.cpp 中找到那些宣告啊！當然，這是C++語法規定的，我們已經左右不了——但是，我為什麼非要把 cpp 檔案一併給你呢？因為你使用我的類庫的話完全不需要使用 cpp 檔案啊。

這就是一種資訊隱藏的方法。看上去很麻煩，原本很簡單的對 name 和 age 的訪問都不得不通過一個指標去訪問它，何必呢？其實這樣做是有好處的： 
1、減少標頭檔案的依賴。像這樣我們把資料成員都寫在 cpp 檔案中，當我們需要修改資料成員的時候就只需要修改 cpp 檔案。雖然都是修改，但這和修改 .h 檔案是不一樣的！原因在於，如果 .h 檔案發生改變，編譯器會重新編譯所有 include 了這個 .h 檔案的檔案。如果你這個類相當底層，那就會花費很長時間。 
2、增加類的資訊封裝。這意味著你根本看不到具體資料型別，必須使用 getter 和 setter 去訪問。我們知道 C++ 有一個 typedef 語句，我定義一個數據型別 ABC，如果你看不到具體檔案，你會知道這個 ABC 是 string 還是 int 麼？

這就是 C++ 的一種設計方法，被稱為 Private Class，大約就是私有類吧！更確切地說應該是私有資料類。據說，這也是 Qt 2.x 的實現方式。但是如果你去看你的 Qt SDK 程式碼，你是看不到這樣的語句的，取而代之的則是一些我們開頭所說的 Q_D 這些巨集。或許你已經隱隱約約地猜到了，這些巨集就是實現這個的：Private Data。

下面在上一篇的基礎上，我們進入Qt的原始碼，看看Qt4.x是如何實現 Private Classes 的。 
正如前面我們說的，或許你會看到很多類似 Q_D 或者 Q_Q 這類的巨集。那麼，我們來試著看一下這樣的程式碼 
 
按照傳統 C++ 的類，如果我們要實現這樣的 getter 和 setter，我們應該使用一個私有變數 _i，然後操作這個變數。按照上一篇說的 Private Class 的做法，我們就要建一個 MyClassPrivateData 這樣的類，然後使用指標對所有的資料操作進行委託。 
再來看一個比較 Qt 的例子： 

在來看一下 Qt 的實現: 

這個例子很簡單，一個使用傳統方法實現，另一個採用了 Qt4.x 的方法。Qt4.x 的方法被稱為 D-Pointer，因為它會使用一個名為 d 的指標，正如上面寫的那個 d_ptr。使用傳統方法，我們需要在 private 裡面寫上所有的私有變數，通常這會讓整個檔案變得很長，更為重要的是，使用者並不需要這些資訊。而使用 D-Pointer 的方法，我們的介面變得很漂亮：再也沒有那一串長長的私有變量了。你不再需要將你的私有變數一起釋出出去，它們就在你的 d 指標裡面。如果你要修改資料型別這些資訊，你也不需要去修改標頭檔案，只需改變私有資料類即可。

需要注意的一點是，與單純的 C++ 類不同，如果你的私有類需要定義 signals 和 slots，就應該把這個定義放在標頭檔案中，而不是像上一篇所說的放在 cpp 檔案中。這是因為 qmake 只會檢測 .h 檔案中的 Q_OBJECT 巨集（這一點大家務必注意）。當然，你不應該把這樣的 private class 放在你的類的同一個標頭檔案中，因為這樣做的話就沒有意義了。常見做法是，定義一個 private 的標頭檔案，例如使用 myclass_p.h 的命名方式（這也是 Qt 的命名方式）。並且記住，不要把 private 標頭檔案放到你釋出的 include 下面！因為這不是你釋出的一部分，它們是私有的。然後，在你的 myclass 標頭檔案中，使用 
 
這種前向宣告而不是直接: 
 
這種方式。這也是為了避免將私有的標頭檔案釋出出去，並且前向宣告可以縮短編譯時間。

在這個類的 private 部分，我們使用了一個 MyClassPrivate 的 const 指標 d_ptr。如果你需要讓這個類的子類也能夠使用這個指標，就應該把這個 d_ptr 放在 protected 部分，正如上面的程式碼那樣。並且，我們還加上了 const 關鍵字，來確保它只能被初始化一次。

下面，我們遇到了一個神奇的巨集：Q_DECLARE_PRIVATE。這是幹什麼用的？那麼，我們先來看一下這個巨集的展開： 

如果你看不大懂，那麼就用我們的 Q_DECLARE_PRIVATE(MyClass) 看看展開之後是什麼吧： 
 
它實際上建立了兩個 inline 的 d_func() 函式，返回值分別是我們的 d_ptr 指標和 const 指標。另外，它還把 MyClassPrivate 類宣告為 MyClass 的 friend。這樣的話，我們就可以在 MyClass 這個類裡面使用 Q_D(MyClass) 以及 Q_D(const MyClass)。還記得我們最先看到的那段程式碼嗎？現在我們來看看這個 Q_D 倒是是何方神聖！ 

下面還是自己展開一下這個巨集，就成了 
 
簡單來說，Qt 為我們把從 d_func() 獲取 MyClassPrivate 指標的程式碼給封裝起來了，這樣我們就可以比較面向物件的使用 getter 函式獲取這個指標了。

現在我們已經比較清楚的知道 Qt 是如何使用 D-Pointer 實現我們前面所說的資訊隱藏的了。但是，還有一個問題：如果我們把大部分程式碼集中到 MyClassPrivate 裡面，很可能需要讓 MyClassPrivate 的實現訪問到 MyClass 的一些東西。現在我們讓主類通過 D-Pointer 訪問 MyClassPrivate 的資料，但是怎麼反過來讓 MyClassPrivate 訪問主類的資料呢？Qt 也提供了相應的解決方案，那就是 Q_Q 巨集，例如： 
 
在 private 類 MyObjectPrivate 中，通過建構函式將主類 MyObject 的指標傳給 q_ptr。然後我們使用類似主類中使用的 Q_DECLARE_PRIVATE 的巨集一樣的另外的巨集 Q_DECLARE_PUBLIC。這個巨集所做的就是讓你能夠通過 Q_Q(Class) 巨集使用主類指標。與 D-Pointer 不同，這時候你需要使用的是 Q_Pointer。這兩個是完全相對的，這裡也就不再贅述。

現在我們已經能夠使用比較 Qt 的方式來使用 Private Classes 實現資訊隱藏了。這不僅僅是 Qt 的實現，當然，你也可以不用 Q_D 和 Q_Q，而是使用自己的方式，這些都無關緊要。最主要的是，我們瞭解了一種 C++ 類的設計思路，這是 Qt 的原始碼教給我們的。

前面我們已經看到了怎樣使用標準的 C++ 程式碼以及 Qt 提供的 API 來達到資訊隱藏這一目標。下面我們來看一下 Qt 是如何實現的。 
還是以 QObject 的原始碼作為例子。先開啟 qobject.h，找到 QObjectData 這個類的宣告。具體程式碼如下所示：

然後在下面就可以找到 QObject 的宣告： 

注意，這裡我們只是列出了我們所需要的程式碼，並且我的 Qt 版本是 2010.03。這部分程式碼可能會隨著不同的 Qt 版本所有不同。

首先先了解一下 Qt 的設計思路。既然每個類都應該把自己的資料放在一個 private 類中，那麼，為什麼不把這個操作放在幾乎所有類的父類 QObject 中呢？所以，Qt 實際上是用了這樣一個思路，實現了我們前面介紹的資料隱藏機制。

首先回憶一下，我們前面說的 D-Pointer 需要有一個 private 或者 protected 的指向自己資料類的指標。在 QObject 中， 

就扮演了這麼一個角色。或許，你可以把它理解成 

這不就和我們前面說的 D-Pointer 技術差不多了？QScopedPointer 是 Qt 提供的一個輔助類，這個類儲存有一個指標，它的行為類似於一種智慧指標：它能夠保證在這個作用域結束後，裡面的所有指標都能夠被自動 delete 掉。也就是說，它其實就是一個比普通指標更多功能的指標。而這個指標被宣告成 protected 的，也就是隻有它本身以及其子類才能夠訪問到它。這就提供了讓子類不必須宣告這個 D-Pointer 的可能。

那麼，前面我們說，QObjectData 這種資料類不應該放在公開的標頭檔案中，可 Qt 怎麼把它放進來了呢？這樣做的用途是，QObject 的子類的資料類都可能繼承自這個 QObjectData。這個類有一個純虛的解構函式。沒有實現程式碼，保證了這個類不能被初始化；虛的解構函式，保證了其子類都能夠被正確的析構。

回到我們前面說明的 Q_DECLARE_PRIVATE 這個巨集： 

我們把程式碼中的 Q_DECLARE_PRIVATE(QObject) 展開看看是什麼東西 

清楚是清楚，只是這個 QObjectPrivate 是哪裡來的？既然是 Private，那麼它肯定不會在公開的標頭檔案中。於是我們立刻想到到 qobject.cpp 或者是 qobject_p.h 中尋找。終於，我們在 qobject_p.h 中找到了這個類的宣告： 
 
這個類是繼承 QObjectData 的！想想也是，因為我們說過，QObjectData 是不能被例項化的，如果要使用，必須建立它的一個子類。顯然，QObjectPrivate 就扮演了這麼一個角色了。不僅如此，我們還在這裡看到了熟悉的 Q_DECLARE_PUBLIC 巨集。好在我們已經知道它的含義了。

在 qobject.cpp 中，我們看一下 QObject 的建構函式： 
 
第一個建構函式就是我們經常見到的那個。它使用自己建立的 QObjectPrivate 指標對 d_ptr 初始化。第二個建構函式使用傳入的 QObjectPrivate 物件，但它是 protected 的，也就是說，你不能在外部類中使用這個建構函式。那麼這個建構函式有什麼用呢？我們來看一下 QWidget 的程式碼： 

QWidget 是 QObject 的子類，然後看它的建構函式 
 
它呼叫了那個QObject 的 protected 建構函式，並且傳入一個 QWidgetPrivate ！這個 QWidgetPrivate 顯然繼承了 QObjectPrivate。於是我們已經明白，為什麼 QWidget 中找不到 d_ptr 了，因為所有的 d_ptr 都已經在父類 QObject 中定義好了！嘗試展開一下 Q_DECLARE_PRIVATE 巨集，你就能夠發現，它實際上把父類的 QObjectPrivate 指標偷偷地轉換成了 QWidgetPrivate 的指標。這個就是前面說的 Qt 的設計思路。

前面我們說過，Qt 不是使用的“標準的” C++ 語言，而是對其進行了一定程度的“擴充套件”。這裡我們從Qt新增加的關鍵字就可以看出來：signals、slots 或者 emit。所以有人會覺得 Qt 的程式編譯速度慢，這主要是因為在 Qt 將原始碼交給標準 C++ 編譯器，如 gcc 之前，需要事先將這些擴充套件的語法去除掉。完成這一操作的就是 moc。

moc 全稱是 Meta-Object Compiler，也就是“元物件編譯器”。Qt 程式在交由標準編譯器編譯之前，先要使用 moc 分析 C++ 原始檔。如果它發現在一個頭檔案中包含了巨集 Q_OBJECT，則會生成另外一個 C++ 原始檔。這個原始檔中包含了 Q_OBJECT 巨集的實現程式碼。這個新的檔名字將會是原檔名前面加上 moc_ 構成。這個新的檔案同樣將進入編譯系統，最終被連結到二進位制程式碼中去。因此我們可以知道，這個新的檔案不是“替換”掉舊的檔案，而是與原檔案一起參與編譯。另外，我們還可以看出一點，moc 的執行是在前處理器之前。因為前處理器執行之後，Q_OBJECT 巨集就不存在了。

既然每個原始檔都需要 moc 去處理，那麼我們在什麼時候呼叫了它呢？實際上，如果你使用 qmake 的話，這一步呼叫會在生成的 makefile 中展現出來。從本質上來說，qmake 不過是一個 makefile 生成器，因此，最終執行還是通過 make 完成的。

為了檢視 moc 生成的檔案，我們使用一個很簡單的 cpp 來測試：

//test.cpp

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這是一個空白的類，什麼都沒有實現。在經過編譯之後，我們會在輸出資料夾中找到 moc_test.cpp：

//moc_test.cpp:

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可以看到，moc_test.cpp 裡面為 Test 類增加了很多函式。然而，我們並沒有實際寫出這些函式，它是怎麼加入類的呢？別忘了，我們還有 Q_OBJECT 這個巨集呢！在 qobjectdefs.h 裡面，找到 Q_OBJECT 巨集的定義： 

這下了解了：正是對 Q_OBJECT 巨集的展開，使我們的 Test 類擁有了這些多出來的屬性和函式。注意，QT_TR_FUNCTIONS 這個巨集也是在這裡定義的。也就是說，如果你要使用 tr() 國際化，就必須使用 Q_OBJECT 巨集，否則是沒有 tr() 函式的。這期間最重要的就是 virtual const QMetaObject *metaObject() const; 函式。這個函式返回 QMetaObject 元物件類的例項，通過它，你就獲得了 Qt 類的反射的能力：獲取本物件的型別之類，而這一切，都不需要 C++ 編譯器的 RTTI 支援。Qt 也提供了一個類似 C++ 的 dynamic_cast() 的函式 qobject_case()，而這一函式的實現也不需要 RTTI。另外，一個沒有定義 Q_OBJECT 巨集的類與它最接近的父類是同一型別的。也就是說，如果 A 繼承了 QObject 並且定義了 Q_OBJECT，B 繼承了 A 但沒有定義 Q_OBJECT，C 繼承了 B，則 C 的 QMetaObject::className() 函式將返回 A，而不是本身的名字。因此，為了避免這一問題，所有繼承了 QObject 的類都應該定義 Q_OBJECT 巨集，不管你是不是使用訊號槽。