Qt淺談之一：內存泄露（總結）

https://blog.csdn.net/taiyang1987912/article/details/29271549

1、簡介

       Qt內存管理機制：Qt 在內部可以維護對象的層次結構。對於可視元素，這種層次結構就是子組件與父組件的關係；對於非可視元素，則是一個對象與另外一個對象的從屬關係。在 Qt 中，在 Qt 中，刪除父對象會將其子對象一塊兒刪除。

       C++中delete 和 new 必須配對使用(一 一對應)：delete少了，則內存泄露，多了麻煩更大。Qt中使用了new卻不多delete，由於QObject的類及其繼承的類，設置了parent（也可在構造時使用setParent函數或parent的addChild）故parent被delete時，這個parent的相關全部child都會自動delete，不用用戶手動處理。但parent是不區分它的child是new出來的仍是在棧上分配的。這體現delete的強大，能夠釋放掉任何的對象，而delete棧上對象就會致使內存出錯，這須要瞭解Qt的半自動的內存管理。另外一個問題：child不知道它本身是否被delete掉了，故可能會出現野指針。那就要了解Qt的智能指針QPointer。
2、關聯圖

（1）Linux內存圖，主要了解堆棧上分配內存的不一樣方式。


（2）在Qt中，最基礎和核心的類是：QObject，QObject內部有一個list，會保存children，還有一個指針保存parent，當本身析構時，會本身從parent列表中刪除而且析構全部的children。

3、詳解

一、Qt的半自動化的內存管理

（1）QObject及其派生類的對象，若是其parent非0，那麼其parent析構時會析構該對象。

（2）QWidget及其派生類的對象，能夠設置 Qt::WA_DeleteOnClose 標誌位(當close時會析構該對象)。

（3）QAbstractAnimation派生類的對象，能夠設置 QAbstractAnimation::DeleteWhenStopped。

（4）QRunnable::setAutoDelete()、MediaSource::setAutoDelete()。

（5）父子關係：父對象、子對象、父子關係。這是Qt中所特有的，與類的繼承關係無關，傳遞參數是與parent有關（基類、派生類，或父類、子類，這是對於派生體系來講的，與parent無關）。

二、內存問題例子

    例子一

    #include <QApplication>
    #include <QLabel>
     
    int main(int argc, char *argv[])
    {
        QApplication a(argc, argv);
        QLabel *label = new QLabel("Hello Qt!");
        label->show();
        return a.exec();
    }

分析：（1）label 既沒有指定parent，也沒有對其調用delete，因此會形成內存泄漏。書中的這種小例子也會出現指針內存的問題。
改進方式：（1）分配對象到棧上而不是堆上

    #include <QApplication>
    #include <QLabel>
     
    int main(int argc, char *argv[])
    {
        QApplication a(argc, argv);
        QLabel label("Hello Qt!");
        label.show();
        return a.exec();
    }

（2）設置標誌位，close()後會delete label。

label->setAttribute(Qt::WA_DeleteOnClose);

（3）new後手動delete

    #include <QApplication>
    #include <QLabel>
     
    int main(int argc, char *argv[])
    {
        int ret = 0;
        QApplication a(argc, argv);
        QLabel *label = new QLabel("Hello Qt!");
        label->show();
        ret = a.exec();
        delete label;
        return ret;
    }

    例子二

    #include <QApplication>
    #include <QLabel>
    int main(int argc, char *argv[])
    {
        QApplication app(argc, argv);
        QLabel label("Hello Qt!");
        label.show();
        label.setAttribute(Qt::WA_DeleteOnClose);
        return app.exec();
    }

運行：

分析：程序崩潰，由於label被close時，delete &label;但label對象是在棧上分配的內存空間，delete棧上的地址會出錯。

有些朋友理解爲label被delete兩次而錯誤，能夠測試QLabel label("Hello Qt!"); label.show();delete &label;第一次delete就會出錯。

    例子三

    #include <QApplication>
    #include <QLabel>
    int main(int argc, char* argv[])
    {
       QApplication app(argc, argv);
       QLabel label("Hello Qt!");
       QWidget w;
       label.setParent(&w);
       w.show();
       return app.exec();
    }


分析：Object內部有一個list，會保存children，還有一個指針保存parent，當本身析構時，會本身從parent列表中刪除而且析構全部的children。

w比label先被析構，當w被析構時，會刪除chilren列表中的對象label，但label是分配到棧上的，因delete棧上的對象而出錯。

改進方式：（1）調整一下順序，確保label先於其parent被析構，label析構時將本身從父對象的列表中移除本身，w析構時，children列表中就不會有分配在stack中的對象了。

    #include <QApplication>
    #include <QLabel>
    int main(int argc, char* argv[])
    {
       QApplication app(argc, argv);
       QWidget w;
       QLabel label("Hello Qt!");
       label.setParent(&w);
       w.show();
       return app.exec();
    }


（2）將label分配到堆上

QLabel *label = new QLabel("Hello Qt!");
label->setParent(&w)

或者QLabel *label = new QLabel("Hello Qt!",this);

    例子四：野指針

    #include <QApplication>
    #include <QLabel>
    int main(int argc, char* argv[])
    {
       QApplication app(argc, argv);
       QWidget *w = new QWidget;
       QLabel *label = new QLabel("Hello Qt!");
       label->setParent(w);
       w->show();
       delete w;
       label->setText("go");     //野指針
       return app.exec();
    }

（上述程序不顯示Label，僅做測試）

分析：程序異常結束，delete w時會delete label，label成爲野指針，調用label->setText("go");出錯。

改進方式：QPointer智能指針

    #include <QApplication>
    #include <QLabel>
    #include <QPointer>
    int main(int argc, char* argv[])
    {
       QApplication app(argc, argv);
       QWidget *w = new QWidget;
       QLabel *label = new QLabel("Hello Qt!");
       label->setParent(w);
       QPointer<QLabel> p = label;
       w->show();
       delete w;
       if (!p.isNull()) {
         label->setText("go");
       }
       return app.exec();
    }

    例子五：deleteLater

      當一個QObject正在接受事件隊列時若是中途被你銷燬掉了，就是出現問題了，因此QT中建你們不要直接Delete掉一個QObject，若是必定要這樣作，要使用QObject的deleteLater()函數，它會讓全部事件都發送完一切處理好後立刻清除這片內存，並且就算調用屢次的deletelater也不會有問題。

發送一個刪除事件到事件系統：

    void QObject::deleteLater()
    {
        QCoreApplication::postEvent(this, new QEvent(QEvent::DeferredDelete));
    }

三、智能指針

        若是沒有智能指針，程序員必須保證new對象能在正確的時機delete，四處編寫異常捕獲代碼以釋放資源，而智能指針則能夠在退出做用域時(不論是正常流程離開或是因異常離開)總調用delete來析構在堆上動態分配的對象。

Qt家族的智能指針：

智能指針
    
    

引入

QPointer
    

Qt Object 模型的特性(之一)
注意：析構時不會delete它管理的資源
    

QSharedPointer
    

帶引用計數
    

Qt4.5

QWeakPointer
    
    

Qt4.5

QScopedPointer
    
    

Qt4.6

QScopedArrayPointer
    

QScopedPointer的派生類
    

Qt4.6

QSharedDataPointer
    

用來實現Qt的隱式共享(Implicit Sharing)
    

Qt4.0

QExplicitlySharedDataPointer
    

顯式共享
    

Qt4.4

    
    

std::auto_ptr
    
    

std::shared_ptr
    

std::tr1::shared_ptr
    

C++0x

std::weak_ptr
    

std::tr1::weak_ptr
    

C++0x

std::unique_ptr
    boost::scoped_ptr     

C++0x

（1）QPointer

      QPointer是一個模板類。它很相似一個普通的指針，不一樣之處在於，QPointer 能夠監視動態分配空間的對象，而且在對象被 delete 的時候及時更新。

     QPointer的現實原理：在QPointer保存了一個QObject的指針，並把這個指針的指針（雙指針）交給全局變量管理，而QObject 在銷燬時（析構函數，QWidget是經過本身的析構函數的，而不是依賴QObject的）會調用QObjectPrivate::clearGuards 函數來把全局 GuardHash 的那個雙指針置爲*零，由於是雙指針的問題，因此QPointer中指針固然也爲零了。用isNull 判斷就爲空了。

        // QPointer 表現相似普通指針
        QDate *mydate = new QDate(QDate::currentDate());
        QPointer mypointer = mydata;
        mydate->year();    // -> 2005
        mypointer->year(); // -> 2005
          
        // 當對象 delete 以後，QPointer 會有不一樣的表現
        delete mydate;
          
        if(mydate == NULL)
            printf("clean pointer");
        else
            printf("dangling pointer");
        // 輸出 dangling pointer
          
        if(mypointer.isNull())
            printf("clean pointer");
        else
            printf("dangling pointer");
        // 輸出 clean pointer

（2）std::auto_ptr

        // QPointer 表現相似普通指針
        QDate *mydate = new QDate(QDate::currentDate());
        QPointer mypointer = mydata;
        mydate->year();    // -> 2005
        mypointer->year(); // -> 2005
          
        // 當對象 delete 以後，QPointer 會有不一樣的表現
        delete mydate;
          
        if(mydate == NULL)
            printf("clean pointer");
        else
            printf("dangling pointer");
        // 輸出 dangling pointer
          
        if(mypointer.isNull())
            printf("clean pointer");
        else
            printf("dangling pointer");
        // 輸出 clean pointe

auto_ptr被銷燬時會自動刪除它指向的對象。

std::auto_ptr<QLabel> label(new QLabel("Hello Dbzhang800!"));

（3）其餘的類參考相應文檔。

四、自動垃圾回收機制
（1）QObjectCleanupHandler

      Qt 對象清理器是實現自動垃圾回收的很重要的一部分。QObjectCleanupHandler能夠註冊不少子對象，並在本身刪除的時候自動刪除全部子對象。同時，它也能夠識別出是否有子對象被刪 除，從而將其從它的子對象列表中刪除。這個類能夠用於不在同一層次中的類的清理操做，例如，當按鈕按下時須要關閉不少窗口，因爲窗口的 parent 屬性不可能設置爲別的窗口的 button，此時使用這個類就會至關方便。

    #include <QApplication>
    #include <QObjectCleanupHandler>
    #include <QPushButton>
     
    int main(int argc, char* argv[])
    {
       QApplication app(argc, argv);
       // 建立實例
       QObjectCleanupHandler *cleaner = new QObjectCleanupHandler;
       // 建立窗口
       QPushButton *w = new QPushButton("Remove Me");
       w->show();
       // 註冊第一個按鈕
       cleaner->add(w);
       // 若是第一個按鈕點擊以後，刪除自身
       QObject::connect(w, SIGNAL(clicked()), w, SLOT(deleteLater()));
       // 建立第二個按鈕，注意，這個按鈕沒有任何動做
       w = new QPushButton("Nothing");
       cleaner->add(w);
       w->show();
       // 建立第三個按鈕，刪除全部
       w = new QPushButton("Remove All");
       cleaner->add(w);
       QObject::connect(w, SIGNAL(clicked()), cleaner, SLOT(deleteLater()));
       w->show();
       return app.exec();
    }

       

      在上面的代碼中，建立了三個僅有一個按鈕的窗口。第一個按鈕點擊後，會刪除掉本身（經過 deleteLater() 槽），此時，cleaner 會自動將其從本身的列表中清除。第三個按鈕點擊後會刪除 cleaner，這樣作會同時刪除掉全部未關閉的窗口。

（2）引用計數
  應用計數是最簡單的垃圾回收實現：每建立一個對象，計數器加 1，每刪除一個則減 1。

    class CountedObject : public QObject
    {
        Q_OBJECT
    public:
        CountedObject()
        {
            ctr=0;
        }
      
        void attach(QObject *obj)
        {
            ctr++;
            connect(obj, SIGNAL(destroyed(QObject*)), this, SLOT(detach()));
        }
      
    public slots:
        void detach()
        {
            ctr--;
            if(ctr <= 0)
                delete this;
        }
      
    private:
        int ctr;
    };

      利用Qt的信號槽機制，在對象銷燬的時候自動減小計數器的值。可是，咱們的實現並不能防止對象建立的時候調用了兩次attach()。

（3）記錄全部者

     更合適的實現是，不只僅記住有幾個對象持有引用，並且要記住是哪些對象。例如：

     class CountedObject : public QObject
     {
        public:
           CountedObject() {}
          
           void attach(QObject *obj) {
             // 檢查全部者
             if(obj == 0)
               return;
             // 檢查是否已經添加過
             if(owners.contains(obj))
               return;
             // 註冊
             owners.append(obj);
             connect(obj, SIGNAL(destroyed(QObject*)), this, SLOT(detach(QObject*)));
           }  
        public slots:
           void detach(QObject *obj) {
             // 刪除
             owners.removeAll(obj);
             // 若是最後一個對象也被 delete，刪除自身
             if(owners.size() == 0)
                delete this;
            }   
        private:
            QList owners;
    };

        如今咱們的實現已經能夠作到防止一個對象屢次調用 attach() 和 detach() 了。然而，還有一個問題是，咱們不能保證對象必定會調用 attach() 函數進行註冊。畢竟，這不是 C++ 內置機制。有一個解決方案是，重定義 new 運算符（這一實現一樣很複雜，不過能夠避免出現有對象不調用 attach() 註冊的狀況）。

4、總結
      Qt 簡化了咱們對內存的管理，可是，因爲它會在不太注意的地方調用 delete，因此，使用時仍是要小心。

5、參考

    http://doc.qt.nokia.com/4.7/qobject.html

    http://www.cuteqt.com/blog/?p=824
    http://blog.csdn.net/dbzhang800/article/details/6300025
    http://blog.csdn.net/dbzhang800/article/details/6403285
    http://devbean.blog.51cto.com/448512/526734/