0.QObject的数据存储

一、QObject概述

QObject类是QT的核心，大部分QT类都是从这个类直接或者间接继承而来。包含QT的信号槽机制和事件机制

QObject通过对象树将对象组织起来，当使用QObject创建一个对象作为其他对象的父对象时，QObject对象会将其他对象自动添加到子对象的列表中，注意，这里的对象数和父子对象关系不是C++里面的父类和子类的关系，只是一种单纯的树型组织结构

二、QObject的数据存储

QObject 类的相关文件一共有四个:

qobject.h，QObject class定义的头文件

qobject.cpp，QObject class 和QMetaObject class的实现文件，实现了signal、slot、properties等核心部分

qobjectdefs.h，定义了 QMetaObject class。

qobject_p.h，定义了 QObjectPrivate 类，用来存储 QOjbect 对象的成员数据。

先看下qobject.h

class Q_CORE_EXPORT QObject
{Q_DECLARE_PRIVATE(QObject)
public:Q_INVOKABLE explicit QObject(QObject *parent=nullptr);virtual ~QObject();//......
protected:QObject(QObjectPrivate &dd, QObject *parent = nullptr);QScopedPointer<QObjectData> d_ptr;
};class Q_CORE_EXPORT QObjectData {Q_DISABLE_COPY(QObjectData)
public:QObjectData() = default;virtual ~QObjectData() = 0;//......
};

Q_DISABLE_COPY在qglobal.h中，实现如下

#define Q_DISABLE_COPY(Class) \Class(const Class &) = delete;\Class &operator=(const Class &) = delete;

主要是为了防止QObjectData被拷贝和赋值

qobject.h中，定义了QObject和QObjectData两个类，QObjectData用来存储QObject的数据，并且在QObject被定义为智能指针d_ptr，QScopedPointer保证当指向对象离开作用域后，指向的对象将被删除。防止内存泄露

Q_DECLARE_PRIVATE在qglobal.h中，实现如下

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

Class##Private中的##的作用是连接，当传入QObject后，Class##Private就变成QObjectPrivate

所以，Q_DECLARE_PRIVATE(QObject)展开后代码如下：

#define Q_DECLARE_PRIVATE(Class) \inline QObjectPrivate* d_func() \{ Q_CAST_IGNORE_ALIGN(return reinterpret_cast<QObjectPrivate *>(qGetPtrHelper(d_ptr));) } \inline const QObjectPrivate* d_func() const \{ Q_CAST_IGNORE_ALIGN(return reinterpret_cast<const QObjectPrivate *>(qGetPtrHelper(d_ptr));) } \friend class QObjectPrivate;

其中的qGetPtrHelper是个模板函数

template <typename T> inline T *qGetPtrHelper(T *ptr) { return ptr; }
template <typename Ptr> inline auto qGetPtrHelper(Ptr &ptr) -> decltype(ptr.operator->()) { return ptr.operator->(); }

所以，如果class是QObject，d_func的作用就是将QObject对象的指针转化为QObjectPrivate的指针

而QObjectPrivate在qobject_p.h中定义

class Q_CORE_EXPORT QObjectPrivate : public QObjectData
{Q_DECLARE_PUBLIC(QObject)QObjectPrivate(int version = QObjectPrivateVersion);virtual ~QObjectPrivate();//下面是signal 和slot 的数据，属性数据等
};

QObjectPrivate继承了QObjectData，由于QObjectData是个纯虚类，所以具体的实现在QObjectPrivate中

而在QObject的构造函数中，将QObjectData的指针d_ptr初始化为QObjectPrivate

QObject::QObject(QObject *parent): d_ptr(new QObjectPrivate)
{//......
}QObject::QObject(QObjectPrivate &dd, QObject *parent): d_ptr(&dd)
{//......
}

以具体的QWidget为例，QWidget的定义如下，在qwidget.h的头文件中

class Q_WIDGETS_EXPORT QWidget : public QObject, public QPaintDevice
{Q_OBJECTQ_DECLARE_PRIVATE(QWidget)explicit QWidget(QWidget* parent = nullptr, Qt::WindowFlags f = Qt::WindowFlags());//private构造，防止对QWidget进行拷贝和赋值~QWidget();//......
};

QWidget公有继承了QObject

QWidget构造函数的具体实现如下：

QWidget::QWidget(QWidget *parent, Qt::WindowFlags f): QObject(*new QWidgetPrivate, 0), QPaintDevice()
{QT_TRY {d_func()->init(parent, f);} QT_CATCH(...) {QWidgetExceptionCleaner::cleanup(this, d_func());QT_RETHROW;}
}/*! \internal*/
QWidget::QWidget(QWidgetPrivate &dd, QWidget* parent, Qt::WindowFlags f): QObject(dd, 0), QPaintDevice()
{Q_D(QWidget);QT_TRY {d->init(parent, f);} QT_CATCH(...) {QWidgetExceptionCleaner::cleanup(this, d_func());QT_RETHROW;}
}

这两个构造函数都调用了基类QObject的对应的构造函数，并以QWidgetPrivate的对象和指针作为第一个参数传进去。然后调用init函数，d_func()返回的是d_ptr，是QObjectPrivate的指针，而QObjectPrivate是QWidgetPrivate的基类，代码如下

class Q_WIDGETS_EXPORT QWidgetPrivate : public QObjectPrivate
{Q_DECLARE_PUBLIC(QWidget)
public:explicit QWidgetPrivate(int version = QObjectPrivateVersion);~QWidgetPrivate();
};

所以，基类(QObject)中的d_ptr指针将会指向一个QWidgetPrivate类型的对象，dd将和QWidgetPrivate对象绑定，从而最终调用QWidgetPrivate中的init函数。

所以，通过上述的分析可知，在QT中，QObject类和数据分别是通过两个类QObject和QObjectData来封装的，然后QObjectPrivate又继承了QObjectData，实现了QObjectData中的一部分功能

当要创建一个具体的QT对象时，比如QWidget，会先调用父类QObject构造函数，然后通过C++的多态机制将QWidget的数据部分QWidgetPrivate传入父类QObject的构造函数，从而使对象父类QObject中的数据指针：d_ptr（QObjectPrivate类型的）指向对象的数据QWidgetPrivate，然后就可以使用或操作具体对象的数据了

将类和类的数据分别封装在两个类中，使得类本身和类数据的封装性更好，降低了类数据和类本身之间的耦合

参考

Inside Qt Series

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