【Qt筆記】對象模型

標準 C++ 對象模型在運行時效率方面卓有成效，可是在某些特定問題域下的靜態特性就顯得捉襟見肘。GUI 界面須要同時具備運行時的效率以及更高級別的靈活性。爲了解決這一問題，Qt 「擴展」了標準 C++。所謂「擴展」，實際是在使用標準 C++ 編譯器編譯 Qt 源程序以前，Qt 先使用一個叫作 moc（Meta Object Compiler，元對象編譯器）的工具，先對 Qt 源代碼進行一次預處理（注意，這個預處理與標準 C++ 的預處理有所不一樣。Qt 的 moc 預處理髮生在標準 C++ 預處理器工做以前，而且 Qt 的 moc 預處理不是遞歸的。），生成標準 C++ 源代碼，而後再使用標準 C++ 編譯器進行編譯。若是你曾經爲信號函數這樣的語法感到奇怪（如今咱們已經編譯過一些 Qt 程序，你應當注意到了，信號函數是不須要編寫實現代碼的，那怎麼能夠經過標準 C++ 的編譯呢？），這其實就是 moc 進行了處理以後的效果。

 

Qt 使用 moc，爲標準 C++ 增長了一些特性：

• 信號槽機制，用於解決對象之間的通信，這個咱們已經瞭解過了，能夠認爲是 Qt 最明顯的特性之一；
• 可查詢，而且可設計的對象屬性；
• 強大的事件機制以及事件過濾器；
• 基於上下文的字符串翻譯機制（國際化），也就是 tr() 函數，咱們簡單地介紹過；
• 複雜的定時器實現，用於在事件驅動的 GUI 中嵌入可以精確控制的任務集成；
• 層次化的可查詢的對象樹，提供一種天然的方式管理對象關係。
• 智能指針（QPointer），在對象析構以後自動設爲 0，防止野指針；
• 可以跨越庫邊界的動態轉換機制。

經過繼承QObject類，咱們能夠很方便地得到這些特性。固然，這些特性都是由 moc 幫助咱們實現的。moc 其實實現的是一個叫作元對象系統（meta-object system）的機制。正如上面所說，這是一個標準 C++ 的擴展，使得標準 C++ 更適合於進行 GUI 編程。雖然利用模板能夠達到相似的效果，可是 Qt 沒有選擇使用模板。按照 Qt 官方的說法，模板雖然是內置語言特性，可是其語法實在是複雜，而且因爲 GUI 是動態的，利用靜態的模板機制有時候很難處理。而本身使用 moc 生成代碼更爲靈活，雖然效率有些下降（一個信號槽的調用大約至關於四個模板函數調用），不過在現代計算機上，這點性能損耗實在是能夠忽略。

在本節中，咱們將主要介紹 Qt 的對象樹。還記得咱們前面在MainWindow的例子中看到了 parent 指針嗎？如今咱們就來解釋這個 parent 究竟是幹什麼的。

QObject是以對象樹的形式組織起來的。當你建立一個QObject對象時，會看到QObject的構造函數接收一個QObject指針做爲參數，這個參數就是 parent，也就是父對象指針。這至關於，在建立QObject對象時，能夠提供一個其父對象，咱們建立的這個QObject對象會自動添加到其父對象的children()列表。當父對象析構的時候，這個列表中的全部對象也會被析構。（注意，這裏的父對象並非繼承意義上的父類！）這種機制在 GUI 程序設計中至關有用。例如，一個按鈕有一個QShortcut（快捷鍵）對象做爲其子對象。當咱們刪除按鈕的時候，這個快捷鍵理應被刪除。這是合理的。

QWidget是可以在屏幕上顯示的一切組件的父類。QWidget繼承自QObject，所以也繼承了這種對象樹關係。一個孩子自動地成爲父組件的一個子組件。所以，它會顯示在父組件的座標系統中，被父組件的邊界剪裁。例如，當用戶關閉一個對話框的時候，應用程序將其刪除，那麼，咱們但願屬於這個對話框的按鈕、圖標等應該一塊兒被刪除。事實就是如此，由於這些都是對話框的子組件。

固然，咱們也能夠本身刪除子對象，它們會自動從其父對象列表中刪除。好比，當咱們刪除了一個工具欄時，其所在的主窗口會自動將該工具欄從其子對象列表中刪除，而且自動調整屏幕顯示。

咱們可使用QObject::dumpObjectTree()和QObject::dumpObjectInfo()這兩個函數進行這方面的調試。

Qt 引入對象樹的概念，在必定程度上解決了內存問題。

當一個QObject對象在堆上建立的時候，Qt 會同時爲其建立一個對象樹。不過，對象樹中對象的順序是沒有定義的。這意味着，銷燬這些對象的順序也是未定義的。Qt 保證的是，任何對象樹中的 QObject對象 delete 的時候，若是這個對象有 parent，則自動將其從 parent 的children()列表中刪除；若是有孩子，則自動 delete 每個孩子。Qt 保證沒有QObject會被 delete 兩次，這是由析構順序決定的。

若是QObject在棧上建立，Qt 保持一樣的行爲。正常狀況下，這也不會發生什麼問題。來看下下面的代碼片斷：

{
    QWidget window;
    QPushButton quit("Quit", &window);
}

做爲父組件的 window 和做爲子組件的 quit 都是QObject的子類（事實上，它們都是QWidget的子類，而QWidget是QObject的子類）。這段代碼是正確的，quit 的析構函數不會被調用兩次，由於標準 C++ （ISO/IEC 14882:2003）要求，局部對象的析構順序應該按照其建立順序的相反過程。所以，這段代碼在超出做用域時，會先調用 quit 的析構函數，將其從父對象 window 的子對象列表中刪除，而後纔會再調用 window 的析構函數。

可是，若是咱們使用下面的代碼：

{
    QPushButton quit("Quit");
    QWidget window;

    quit.setParent(&window);
}

狀況又有所不一樣，析構順序就有了問題。咱們看到，在上面的代碼中，做爲父對象的 window 會首先被析構，由於它是最後一個建立的對象。在析構過程當中，它會調用子對象列表中每個對象的析構函數，也就是說， quit 此時就被析構了。而後，代碼繼續執行，在 window 析構以後，quit 也會被析構，由於 quit 也是一個局部變量，在超出做用域的時候固然也須要析構。可是，這時候已是第二次調用 quit 的析構函數了，C++ 不容許調用兩次析構函數，所以，程序崩潰了。

由此咱們看到，Qt 的對象樹機制雖然幫助咱們在必定程度上解決了內存問題，可是也引入了一些值得注意的事情。這些細節在從此的開發過程當中極可能時不時跳出來煩擾一下，因此，咱們最好從開始就養成良好習慣，在 Qt 中，儘可能在構造的時候就指定 parent 對象，而且大膽在堆上建立。