Qt 内存管理机制

本文关注于 Qt 的内存管理，这里会使用 Qt 的机制，来实现一个简单的垃圾回收器。

C++ 内存管理机制

C++ 要求开发者自己管理内存。有三种策略：

1 让创建的对象自己 delete 自己的子对象（这里所说的子对象，是指对象的属性，而不是子类，以下类似）；
2 让最后一个对象处理 delete；
3 不管内存。

最后一种通常成为“内存泄漏”，被认为是一种 bug。所以，我们现在就是要选出前面两种哪一种更合适一些。有时候，delete 创建的对象要比 delete 它的所有子对象简单得多；有时候，找出最后一个对象也是相当困难的。

Qt 内存管理机制

Qt 在内部能够维护对象的层次结构。对于可视元素，这种层次结构就是子组件与父组件的关系；对于非可视元素，则是一个对象与另一个对象的从属关系。在 Qt 中，删除父对象会将其子对象一起删除。这有助于减少 90％ 的内存问题，形成一种类似垃圾回收的机制。

QPointer

QPointer 是一个模板类。它很类似一个普通的指针，不同之处在于，QPointer 可以监视动态分配空间的对象，并且在对象被 delete 的时候及时更新。

// QPointer 表现类似普通指针
QDate *mydate = new QDate(QDate::currentDate());
QPointer mypointer = mydata;
mydate->year();    // -> 2005
mypointer->year(); // -> 2005

// 当对象 delete 之后，QPointer 会有不同的表现
delete mydate;

if(mydate == NULL)
printf("clean pointer");
else
printf("dangling pointer");
// 输出 dangling pointer

if(mypointer.isNull())
printf("clean pointer");
else
printf("dangling pointer");
// 输出 clean pointer

注意上面的代码。一个原始指针 delete 之后，其值不会被设置为 NULL，因此会成为野指针。但是，QPionter 没有这个问题。

QObjectCleanupHandler

Qt 对象清理器是实现自动垃圾回收的很重要的一部分。它可以注册很多子对象，并在自己删除的时候自动删除所有子对象。同时，它也可以识别出是否有子对象被删 除，从而将其从它的子对象列表中删除。这个类可以用于不在同一层次中的类的清理操作，例如，当按钮按下时需要关闭很多窗口，由于窗口的 parent 属性不可能设置为别的窗口的 button，此时使用这个类就会相当方便。

// 创建实例
QObjectCleanupHandler *cleaner = new QObjectCleanupHandler;
// 创建窗口
QPushButton *w = new QPushButton("Remove Me");
w->show();
// 注册第一个按钮
cleaner->add(w);
// 如果第一个按钮点击之后，删除自身
connect(w, SIGNAL(clicked()), w, SLOT(deleteLater()));
// 创建第二个按钮，注意，这个按钮没有任何动作
w = new QPushButton("Nothing");
cleaner->add(w);
w->show();
// 创建第三个按钮，删除所有
w = new QPushButton("Remove All");
cleaner->add(w);
connect(w, SIGNAL(clicked()), cleaner, SLOT(deleteLater()));
w->show();

在上面的代码中，创建了三个仅有一个按钮的窗口。第一个按钮点击后，会删除掉自己（通过 deleteLater() 槽），此时，cleaner 会自动将其从自己的列表中清除。第三个按钮点击后会删除 cleaner，这样做会同时删除掉所有未关闭的窗口。

Qt 垃圾收集

随着对象变得越来越复杂，很多地方都要使用这个对象的时候，什么时候作 delete 操作很难决定。好在 Qt 对所有继承自 QObject 的类都有很好的垃圾收集机制。垃圾收集有很多种实现方法，最简单的是引用计数，还有一种是保存所有对象。下面我们将详细讲解这两种实现方法。

引用计数

应用计数是最简单的垃圾回收实现：每创建一个对象，计数器加 1，每删除一个则减 1。

class CountedObject
{
public:
CountedObject()
{
ctr=0;
}

void attach()
{
ctr++;
}

void detach()
{
ctr--;
if(ctr <= 0)
delete this;
}
private:
int ctr;
};

每一个子对象在创建之后都应该调用 attach() 函数，使计数器加 1，删除的时候则应该调用 detach() 更新计数器。不过，这个类很原始，没有使用 Qt 方便的机制。下面我们给出一个 Qt 版本的实现：

class CountedObject : public QObject
{
Q_OBJECT
public:
CountedObject()
{
ctr=0;
}

void attach(QObject *obj)
{
ctr++;
connect(obj, SIGNAL(destroyed(QObject*)), SLOT(detach()));
}

public slots:
void detach()
{
ctr--;
if(ctr <= 0)
delete this;
}

private:
int ctr;
};

我们利用 Qt 的信号槽机制，在对象销毁的时候自动减少计数器的值。但是，我们的实现并不能防止对象创建的时候调用了两次 attach()。

记录所有者

更合适的实现是，不仅仅记住有几个对象持有引用，而且要记住是哪些对象。例如：

class CountedObject : public QObject
{
public:
CountedObject()
{
}

void attach(QObject *obj)
{
// 检查所有者
if(obj == 0)
return;
// 检查是否已经添加过
if(owners.contains(obj))
return;
// 注册
owners.append(obj);
connect(obj, SIGNAL(destroyed(QObject*)), SLOT(detach(QObject*)));
}

public slots:
void detach(QObject *obj)
{
// 删除
owners.removeAll(obj);
// 如果最后一个对象也被 delete，删除自身
if(owners.size() == 0)
delete this;
}

private:
QList owners;
};

现在我们的实现已经可以做到防止一个对象多次调用 attach() 和 detach() 了。然而，还有一个问题是，我们不能保证对象一定会调用 attach() 函数进行注册。毕竟，这不是 C++ 内置机制。有一个解决方案是，重定义 new 运算符（这一实现同样很复杂，不过可以避免出现有对象不调用 attach() 注册的情况）。

本文转自http://www.devbean.info/2011/03/qt_memory_management/