Qt 内存管理机制

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强类型语言在建立对象时总会显式或隐式地包含对象的类型信息。也就是说，强类型语言在分配对象内存空间时，总会关联上对象的类型。相比之下，弱类型 语言则不会这样作。在分配了内存空间以后，有两种方法释放空间：手工释放，或者是使用垃圾收集器。C++ 要求开发者手工释放内存空间。这样作的好处是，开发者对内存有彻底的控制能力，知道何时释放比较合适。Java 则使用垃圾收集器。它在后台会有一个线程根据必定的算法不停地查看哪些对象已经不被使用，能够被回收。这样作则能够将开发者从底层实现中解放出来，只需关 注于业务逻辑。

本文关注于 Qt 的内存管理，这里会使用 Qt 的机制，来实现一个简单的垃圾回收器。

C++ 内存管理机制

C++ 要求开发者本身管理内存。有三种策略：

1. 让建立的对象本身 delete 本身的子对象（这里所说的子对象，是指对象的属性，而不是子类，如下相似）；
2. 让最后一个对象处理 delete；
3. 无论内存。

最后一种一般成为“内存泄漏”，被认为是一种 bug。因此，咱们如今就是要选出前面两种哪种更合适一些。有时候，delete 建立的对象要比 delete 它的全部子对象简单得多；有时候，找出最后一个对象也是至关困难的。

Qt 内存管理机制

Qt 在内部可以维护对象的层次结构。对于可视元素，这种层次结构就是子组件与父组件的关系；对于非可视元素，则是一个对象与另外一个对象的从属关系。在 Qt 中，删除父对象会将其子对象一块儿删除。这有助于减小 90％ 的内存问题，造成一种相似垃圾回收的机制。

QPointer

QPointer 是一个模板类。它很相似一个普通的指针，不一样之处在于，QPointer 能够监视动态分配空间的对象，而且在对象被 delete 的时候及时更新。

// QPointer 表现相似普通指针
QDate *mydate = new QDate(QDate::currentDate());
QPointer mypointer = mydata;
mydate->year();    // -> 2005
mypointer->year(); // -> 2005

// 当对象 delete 以后，QPointer 会有不一样的表现
delete mydate;

if(mydate == NULL)
    printf("clean pointer");
else
    printf("dangling pointer");
// 输出 dangling pointer

if(mypointer.isNull())
    printf("clean pointer");
else
    printf("dangling pointer");
// 输出 clean pointer

注意上面的代码。一个原始指针 delete 以后，其值不会被设置为 NULL，所以会成为野指针。可是，QPionter 没有这个问题。

QObjectCleanupHandler

Qt 对象清理器是实现自动垃圾回收的很重要的一部分。它能够注册不少子对象，并在本身删除的时候自动删除全部子对象。同时，它也能够识别出是否有子对象被删 除，从而将其从它的子对象列表中删除。这个类能够用于不在同一层次中的类的清理操做，例如，当按钮按下时须要关闭不少窗口，因为窗口的 parent 属性不可能设置为别的窗口的 button，此时使用这个类就会至关方便。

// 建立实例
QObjectCleanupHandler *cleaner = new QObjectCleanupHandler;
// 建立窗口
QPushButton *w = new QPushButton("Remove Me");
w->show();
// 注册第一个按钮
cleaner->add(w);
// 若是第一个按钮点击以后，删除自身
connect(w, SIGNAL(clicked()), w, SLOT(deleteLater()));
// 建立第二个按钮，注意，这个按钮没有任何动做
w = new QPushButton("Nothing");
cleaner->add(w);
w->show();
// 建立第三个按钮，删除全部
w = new QPushButton("Remove All");
cleaner->add(w);
connect(w, SIGNAL(clicked()), cleaner, SLOT(deleteLater()));
w->show();

在上面的代码中，建立了三个仅有一个按钮的窗口。第一个按钮点击后，会删除掉本身（经过 deleteLater() 槽），此时，cleaner 会自动将其从本身的列表中清除。第三个按钮点击后会删除 cleaner，这样作会同时删除掉全部未关闭的窗口。

Qt 垃圾收集

随着对象变得愈来愈复杂，不少地方都要使用这个对象的时候，何时做 delete 操做很难决定。好在 Qt 对全部继承自 QObject 的类都有很好的垃圾收集机制。垃圾收集有不少种实现方法，最简单的是引用计数，还有一种是保存全部对象。下面咱们将详细讲解这两种实现方法。

引用计数

应用计数是最简单的垃圾回收实现：每建立一个对象，计数器加 1，每删除一个则减 1。

class CountedObject
{
public:
    CountedObject()
    {
        ctr=0;
    }

    void attach()
    {
        ctr++;
    }

    void detach()
    {
        ctr--;
        if(ctr <= 0)
            delete this;
    }
private:
    int ctr;
};

 

每个子对象在建立以后都应该调用 attach() 函数，使计数器加 1，删除的时候则应该调用 detach() 更新计数器。不过，这个类很原始，没有使用 Qt 方便的机制。下面咱们给出一个 Qt 版本的实现：

class CountedObject : public QObject
{
    Q_OBJECT
public:
    CountedObject()
    {
        ctr=0;
    }

    void attach(QObject *obj)
    {
        ctr++;
        connect(obj, SIGNAL(destroyed(QObject*)), SLOT(detach()));
    }

public slots:
    void detach()
    {
        ctr--;
        if(ctr <= 0)
            delete this;
    }

private:
    int ctr;
};

咱们利用 Qt 的信号槽机制，在对象销毁的时候自动减小计数器的值。可是，咱们的实现并不能防止对象建立的时候调用了两次 attach()。

记录全部者

更合适的实现是，不只仅记住有几个对象持有引用，并且要记住是哪些对象。例如：

class CountedObject : public QObject
{
public:
    CountedObject()
    {
    }

    void attach(QObject *obj)
    {
        // 检查全部者
        if(obj == 0)
            return;
        // 检查是否已经添加过
        if(owners.contains(obj))
            return;
        // 注册
        owners.append(obj);
        connect(obj, SIGNAL(destroyed(QObject*)), SLOT(detach(QObject*)));
    }

public slots:
    void detach(QObject *obj)
    {
        // 删除
        owners.removeAll(obj);
        // 若是最后一个对象也被 delete，删除自身
        if(owners.size() == 0)
            delete this;
    }

private:
    QList owners;
};

如今咱们的实现已经能够作到防止一个对象屡次调用 attach() 和 detach() 了。然而，还有一个问题是，咱们不能保证对象必定会调用 attach() 函数进行注册。毕竟，这不是 C++ 内置机制。有一个解决方案是，重定义 new 运算符（这一实现一样很复杂，不过能够避免出现有对象不调用 attach() 注册的状况）。

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