Qt D指针/私有指针实现

相信不少刚开始阅读Qt源代码的朋友在看到其中的Private类和诸如Q_D、Q_Q等宏时都会思考,为什么Qt要用这样一个设计模式呢?这样一段增加了不少复杂度的代码,到底有多大的好处呢?简单的说,这样的好处在于保证代码的二进制兼容性。

什么是二进制兼容性?大名鼎鼎的KDE项目是这样介绍的:一个库是二进制兼容的,如果一个程序和某个库的某个版本动态链接,并且不需要重新编译,即可在安装有该库较新版本的环境中运行。为什么要保证二进制兼容性?如果不能保证库的二进制兼容性,就意味着每次发布新版本时,依赖该库的所有程序都必须重新编译才能正常运行。显然,这对于像Qt这样被广泛采用的库而言是完全不可接受的。关于二进制兼容性的更多信息,感兴趣的朋友可以参考下KDE TechBase上的这篇文章,这里就不罗嗦了,仅仅和大家分享下具体的使用。

如果不使用D指针,那我们可能会有如下的一个类声明: 

class MyClass
{
public:
  MyClass();
  ~MyClass();
private:
  int myVar;
};

显然,这里的私有成员myVar是保证代码二进制兼容性的大敌,所以我们需要使用D指针,改写这个类:

class MyClassPrivate;
class MyClass
{
public:
  MyClass();
  ~MyClass();
private:
  MyClassPrivate * const d_ptr;
  Q_DECLARE_PRIVATE(MyClass);
};

这里,我们定义了一个指针d_ptr指向私有实现类,然后用Q_DECLARE_PRIVATE宏来定义一些辅助函数和声明友元类:

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

然后这个私有类的实现如下所示:

class MyClassPrivate
{
public:
  MyClassPrivate(MyClass *parent);
private:
  MyClass * const q_ptr;
  Q_DECLARE_PUBLIC(MyClass);
  int myVar;
};

 这里的q_ptr指针就是指向公开的接口了,然后Q_DECLARE_PUBLIC宏则定义了辅助函数并声明了友元类:

#define Q_DECLARE_PUBLIC(Class)                                    /
    inline Class* q_func() { return static_cast(q_ptr); } /
    inline const Class* q_func() const { return static_cast(q_ptr); } /
    friend class Class;

而我们还可以用Q_D和Q_Q两个宏来进一步简化访问:

#define Q_D(Class) Class##Private * const d = d_func()
#define Q_Q(Class) Class * const q = q_func()

这就是Qt中D指针/私有实现的最基本使用方法。最后用一个比较完整的例子作为结尾:

// myclass.h
#ifndef MYCLASS_H
#define MYCLASS_H
#include 
class MyClassPrivate;
class MyClass: public QObject
{
  Q_OBJECT
public:
  MyClass(QObject *parent = 0);
  virtual ~MyClass();
  void dummyFunc();
signal:
  void dummySignal();
private:
  MyClassPrivate * const d_ptr;
  Q_DECLARE_PRIVATE(MyClass);
  Q_DISABLE_COPY(MyClass);
};
#endif // MYCLASS_H


// myclass.cpp
#include "myclass.h"
class MyClassPrivate
{
public:
  MyClassPrivate(MyClass *parent)
    : q_ptr(parent)
  {
  }
  void foobar()
  {
    Q_Q(MyClass);
    emit q->dummySignal();
  }
private:
  MyClass * const q_ptr;
  Q_DECLARE_PUBLIC(MyClass);
};


MyClass::MyClass(QObject *parent)
  : QObject(parent)
  , d_ptr(new MyClassPrivate(this))
{
}
MyClass::~MyClass()
{
  Q_D(MyClass);
  delete d;
}
void MyClass::dummyFunc()
{
  Q_D(MyClass);
  d->foobar();
}

 

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