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Qt学习之路第10篇 对象模型

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来源: 2013-9-8 20:38:15 显示全部楼层 |阅读模式

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该文章原创于Qter开源社区(www.qter.org),作者devbean,博客www.devbean.net转载请注明出处!


标准 C++ 对象模型在运行时效率方面卓有成效,但是在某些特定问题域下的静态特性就显得捉襟见肘。GUI 界面需要同时具有运行时的效率以及更高级别的灵活性。为了解决这一问题,Qt “扩展”了标准 C++。所谓“扩展”,实际是在使用标准 C++ 编译器编译 Qt 源程序之前,Qt 先使用一个叫做 moc(Meta Object Compiler,元对象编译器)的工具,先对 Qt 源代码进行一次预处理(注意,这个预处理与标准 C++ 的预处理有所不同。Qt 的 moc 预处理发生在标准 C++ 预处理器工作之前,并且 Qt 的 moc 预处理不是递归的。),生成标准 C++ 源代码,然后再使用标准 C++ 编译器进行编译。如果你曾经为信号函数这样的语法感到奇怪(现在我们已经编译过一些 Qt 程序,你应当注意到了,信号函数是不需要编写实现代码的,那怎么可以通过标准 C++ 的编译呢?),这其实就是 moc 进行了处理之后的效果。


Qt 使用 moc,为标准 C++ 增加了一些特性:



  • 信号槽机制,用于解决对象之间的通讯,这个我们已经了解过了,可以认为是 Qt 最明显的特性之一;
  • 可查询,并且可设计的对象属性;
  • 强大的事件机制以及事件过滤器;
  • 基于上下文的字符串翻译机制(国际化),也就是 tr() 函数,我们简单地介绍过;
  • 复杂的定时器实现,用于在事件驱动的 GUI 中嵌入能够精确控制的任务集成;
  • 层次化的可查询的对象树,提供一种自然的方式管理对象关系。
  • 智能指针(QPointer),在对象析构之后自动设为 0,防止野指针;
  • 能够跨越库边界的动态转换机制。

通过继承 QObject 类,我们可以很方便地获得这些特性。当然,这些特性都是由 moc 帮助我们实现的。moc 其实实现的是一个叫做元对象系统(meta-object system)的机制。正如上面所说,这是一个标准 C++ 的扩展,使得标准 C++ 更适合于进行 GUI 编程。虽然利用模板可以达到类似的效果,但是 Qt 没有选择使用模板。按照 Qt 官方的说法,模板虽然是内置语言特性,但是其语法实在是复杂,并且由于 GUI 是动态的,利用静态的模板机制有时候很难处理。而自己使用 moc 生成代码更为灵活,虽然效率有些降低(一个信号槽的调用大约相当于四个模板函数调用),不过在现代计算机上,这点性能损耗实在是可以忽略。



在本节中,我们将主要介绍 Qt 的对象树。还记得我们前面在 MainWindow 的例子中看到了 parent 指针吗?现在我们就来解释这个 parent 到底是干什么的。



QObjects 是以对象树的形式组织起来的。当你创建一个 QObject 对象时,会看到 QObject 的构造函数接收一个 QObject 指针作为参数,这个参数就是 parent,也就是父对象指针。这相当于,在创建 QObject 对象时,可以提供一个其父对象,我们创建的这个 QObject 对象会自动添加到其父对象的 children() 列表。当父对象析构的时候,这个列表中的所有对象也会被析构。(注意,这里的父对象并不是继承意义上的父类!)这种机制在 GUI 程序设计中相当有用。例如,一个按钮有一个 QShortcut(快捷键)对象作为其子对象。当我们删除按钮的时候,这个快捷键理应被删除。这是合理的。



QWidget 是能够在屏幕上显示的一切组件的父类。QWidget 继承自 QObject,因此也继承了这种对象树关系。一个孩子自动地成为父组件的一个子组件。因此,它会显示在父组件的坐标系统中,被父组件的边界剪裁。例如,当用户关闭一个对话框的时候,应用程序将其删除,那么,我们希望属于这个对话框的按钮、图标等应该一起被删除。事实就是如此,因为这些都是对话框的子组件。



当然,我们也可以自己删除子对象,它们会自动从其父对象列表中删除。比如,当我们删除了一个工具栏时,其所在的主窗口会自动将该工具栏从其子对象列表中删除,并且自动调整屏幕显示。



我们可以使用 QObject::dumpObjectTree() 和 QObject::dumpObjectInfo() 这两个函数进行这方面的调试。



Qt 引入对象树的概念,在一定程度上解决了内存问题。



当一个 QObject 对象在堆上创建的时候,Qt 会同时为其创建一个对象树。不过,对象树中对象的顺序是没有定义的。这意味着,销毁这些对象的顺序也是未定义的。Qt 保证的是,任何对象树中的 QObject 对象 delete 的时候,如果这个对象有 parent,则自动将其从 parent 的 children() 列表中删除;如果有孩子,则自动 delete 每一个孩子。Qt 保证没有 QObject 会被 delete 两次,这是由析构顺序决定的。



如果 QObject 在栈上创建,Qt 保持同样的行为。正常情况下,这也不会发生什么问题。来看下下面的代码片段:

  1. {
  2.     QWidget window;
  3.     QPushButton quit("Quit", &window);
  4. }
复制代码

作为父组件的 window 和作为子组件的 quit 都是 QObject 的子类(事实上,它们都是 QWidget 的子类,而 QWidget 是 QObject 的子类)。这段代码是正确的,quit 的析构函数不会被调用两次,因为标准 C++ (ISO/IEC 14882:2003)要求,局部对象的析构顺序应该按照其创建顺序的相反过程。因此,这段代码在超出作用域时,会先调用 quit 的析构函数,将其从父对象 window 的子对象列表中删除,然后才会再调用 window 的析构函数。



但是,如果我们使用下面的代码:

  1. {
  2.     QPushButton quit("Quit");
  3.     QWidget window;

  4.     quit.setParent(&window);
  5. }
复制代码

情况又有所不同,析构顺序就有了问题。我们看到,在上面的代码中,作为父对象的 window 会首先被析构,因为它是最后一个创建的对象。在析构过程中,它会调用子对象列表中每一个对象的析构函数,也就是说, quit 此时就被析构了。然后,代码继续执行,在 window 析构之后,quit 也会被析构,因为 quit 也是一个局部变量,在超出作用域的时候当然也需要析构。但是,这时候已经是第二次调用 quit 的析构函数了,C++ 不允许调用两次析构函数,因此,程序崩溃了。



由此我们看到,Qt 的对象树机制虽然帮助我们在一定程度上解决了内存问题,但是也引入了一些值得注意的事情。这些细节在今后的开发过程中很可能时不时跳出来烦扰一下,所以,我们最好从开始就养成良好习惯,在 Qt 中,尽量在构造的时候就指定 parent 对象,并且大胆在堆上创建。








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2014-8-22 13:35:16 显示全部楼层
这个对象模型是什么看看。
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2014-12-26 16:27:47 显示全部楼层
此对象模型非彼对象模型(对象在内存中的布局),而是说对象的树形关系。
示例很到位呀
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2015-4-29 15:20:30 显示全部楼层
大体上懂了。不错不错。
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2016-5-17 23:40:32 显示全部楼层
每天学习一点,每天进步一点
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讲的好,学习了,之前还真是没太注意这个细节
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2016-7-18 16:18:15 显示全部楼层
讲的很详细,有收获!谢谢!
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2016-11-22 11:20:32 显示全部楼层
感觉对象树没说明白,C++语法不就是这样的吗?需要配合更多的实例来说
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2017-5-17 10:28:33 显示全部楼层
我之前一直在想,直接在栈上创建对象,当析构的时候,都不用去delete,多好啊。为什么还这么多人使用使用堆上的方式来创建对象。原来还有这一层关系呢。小白受教了哈哈
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2017-9-18 14:39:15 显示全部楼层
满满的干粮,学习了。
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2018-3-15 14:01:14 显示全部楼层
讲解到位!!! 谢谢分享  
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2019-5-28 22:30:22 显示全部楼层
对象析构确实是个不容易被注意的问题
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2019-8-28 21:37:34 显示全部楼层
打卡学习,但实例有点少
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2019-9-6 20:00:44 显示全部楼层
原来QT如此深奥,比C++复杂了好多嘞,还是勉强看懂
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2021-4-16 09:27:08 显示全部楼层
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