（转载）Qt之美（一） D指针/私有实现

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() { returnreinterpret_cast<Class##Private *>(qGetPtrHelper(d_ptr)); } /
 inlineconst Class##Private* d_func() const { returnreinterpret_cast<const Class##Private *>(qGetPtrHelper(d_ptr)); } /
 friendclass 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() { returnstatic_cast<Class *>(q_ptr); } /
 inlineconst Class* q_func() const { returnstatic_cast<const Class *>(q_ptr); } /
 friendclass 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 <QtCore/QObject>
 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();
 }