Qt核心剖析：信息隱藏(2)

下面在上一篇的基礎上，咱們進入Qt的源代碼，看看Qt4.x是如何實現 Private Classes 的。

正如前面咱們說的，或許你會看到不少相似 Q_D 或者 Q_Q 這類的宏。那麼，咱們來試着看一下這樣的代碼：

void MyClass::setFoo( int i )
{
    Q_D(MyClass);
    d->m_foo = i;
}

int MyClass::foo() const
{
    Q_D(const MyClass);
    return d->m_foo;
}

按照傳統 C++ 的類，若是咱們要實現這樣的 getter 和 setter，咱們應該使用一個私有變量 _i，而後操做這個變量。按照上一篇說的 Private Class 的作法，咱們就要建一個 MyClassPrivateData 這樣的類，而後使用指針對全部的數據操做進行委託。

再來看一個比較 Qt 的例子：

class MyObject: public QObject
{
    Q_OBJECT

public:
    MyObject();
    virtual ~ MyObject();
    void setMemberX( int x );
    int memberX() const;
    void setMemberY( double y);
    double memberY() const;

signals:
    void priorityChanged( MyObject::Priority priority );

private:
    int    m_memberX;
    double m_memberY;
};

在來看一下 Qt 的實現：

class MyObjectPrivate;
class MyObject: public QObject
{
    Q_OBJECT

public:
    MyObject();
    virtual ~ MyObject();
    void setMemberX( int x );
    int memberX() const;
    void setMemberY( double y);
    double memberY() const;

signals:
    void priorityChanged( MyObject::Priority priority );

protected:
    MyObjectPrivate * const d_ptr;

private:
    Q_DECLARE_PRIVATE(MyObject);
};

這個例子很簡單，一個使用傳統方法實現，另外一個採用了 Qt4.x 的方法。Qt4.x 的方法被稱爲 D-Pointer，由於它會使用一個名爲 d 的指針，正如上面寫的那個 d_ptr。使用傳統方法，咱們須要在 private 裏面寫上全部的私有變量，一般這會讓整個文件變得很長，更爲重要的是，用戶並不須要這些信息。而使用 D-Pointer 的方法，咱們的接口變得很漂亮：再也沒有那一串長長的私有變量了。你再也不須要將你的私有變量一塊兒發佈出去，它們就在你的 d 指針裏面。若是你要修改數據類型這些信息，你也不須要去修改頭文件，只需改變私有數據類便可。

須要注意的一點是，與單純的 C++ 類不一樣，若是你的私有類須要定義 signals 和 slots，就應該把這個定義放在頭文件中，而不是像上一篇所說的放在 cpp 文件中。這是由於 qmake 只會檢測 .h 文件中的 Q_OBJECT 宏
（這一點你們務必注意）。固然，你不該該把這樣的 private class 放在你的類的同一個頭文件中，由於這樣作的話就沒有意義了。常見作法是，定義一個 private 的頭文件，例如使用 myclass_p.h 的命名方式（這也是 Qt 的命名方式）。而且記住，不要把 private 頭文件放到你發佈的 include 下面！由於這不是你發佈的一部分，它們是私有的。而後，在你的 myclass 頭文件中，使用

class MyClassPrivate;

這種前向聲明而不是直接

#include "myclass_p.h"

這種方式。這也是爲了不將私有的頭文件發佈出去，而且前向聲明能夠縮短編譯時間。

在這個類的 private 部分，咱們使用了一個 MyClassPrivate 的 const 指針 d_ptr。若是你須要讓這個類的子類也可以使用這個指針，就應該把這個 d_ptr 放在 protected 部分，正如上面的代碼那樣。而且，咱們還加上了 const 關鍵字，來確保它只能被初始化一次。

下面，咱們遇到了一個神奇的宏：Q_DECLARE_PRIVATE。這是幹什麼用的？那麼，咱們先來看一下這個宏的展開：

#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;

若是你看不大懂，那麼就用咱們的 Q_DECLARE_PRIVATE(MyClass) 看看展開以後是什麼吧：

inline MyClassPrivate* d_func() { return reinterpret_cast(qGetPtrHelper(d_ptr)); }
inline const MyClassPrivate* d_func() const { return reinterpret_cast(qGetPtrHelper(d_ptr)); }
friend class MyClassPrivate;

它實際上建立了兩個 inline 的 d_func() 函數，返回值分別是咱們的 d_ptr 指針和 const 指針。另外，它還把 MyClassPrivate 類聲明爲 MyClass 的 friend。這樣的話，咱們就能夠在 MyClass 這個類裏面使用 Q_D(MyClass) 以及 Q_D(const MyClass)。還記得咱們最早看到的那段代碼嗎？如今咱們來看看這個 Q_D 卻是是何方神聖！

// A template function for getting the instance to your private class instance.
template  static inline T *qGetPtrHelper(T *ptr) { return ptr; }

// A macro for getting the d-pointer
#define Q_D(Class) Class##Private * const d = d_func()

下面仍是本身展開一下這個宏，就成了

MyClassPrivate * const d = d_func()

簡單來講，Qt 爲咱們把從 d_func() 獲取 MyClassPrivate 指針的代碼給封裝起來了，這樣咱們就能夠比較面向對象的使用 getter 函數獲取這個指針了。

如今咱們已經比較清楚的知道 Qt 是如何使用 D-Pointer 實現咱們前面所說的信息隱藏的了。可是，還有一個問題：若是咱們把大部分代碼集中到 MyClassPrivate 裏面，極可能須要讓 MyClassPrivate 的實現訪問到 MyClass 的一些東西。如今咱們讓主類經過 D-Pointer 訪問 MyClassPrivate 的數據，可是怎麼反過來讓 MyClassPrivate 訪問主類的數據呢？Qt 也提供了相應的解決方案，那就是 Q_Q 宏，例如：

class MyObjectPrivate
{
public:
    MyObjectPrivate(MyObject * parent):
            q_ptr( parent ),
            m_priority(MyObject::Low)
    {}
    void foo()
    {
       // Demonstrate how to make MyObject to emit a signal
       Q_Q(MyObject);
       emit q->priorityChanged( m_priority );
    }

    //  Members
    MyObject * const q_ptr;
    Q_DECLARE_PUBLIC(MyObject);
    MyObject::Priority m_priority;
};

在 private 類 MyObjectPrivate 中，經過構造函數將主類 MyObject 的指針傳給 q_ptr。而後咱們使用相似主類中使用的 Q_DECLARE_PRIVATE 的宏同樣的另外的宏 Q_DECLARE_PUBLIC。這個宏所作的就是讓你可以經過 Q_Q(Class) 宏使用主類指針。與 D-Pointer 不一樣，這時候你須要使用的是 Q_Pointer。這兩個是徹底相對的，這裏也就再也不贅述。

如今咱們已經可以使用比較 Qt 的方式來使用 Private Classes 實現信息隱藏了。這不只僅是 Qt 的實現，固然，你也能夠不用 Q_D 和 Q_Q，而是使用本身的方式，這些都可有可無。最主要的是，咱們瞭解了一種 C++ 類的設計思路，這是 Qt 的源代碼教給咱們的。