Qt之美（三）：隐式共享

迷南。 2022-09-27 00:29 107阅读 0赞

为了最大化资源使用，和最小化数据拷贝，Qt在很多类中用到了[**隐式数据共享**][Link 1]，以便数据仅在被写入时才被拷贝。该机制也被称为[flyweight模式][flyweight]。

让我们以*QByteArray*为例，看看其是**如何实现**的。其内部使用一个名为Data的私有结构体来追踪共享的数据：

struct Data \{ QBasicAtomicInt ref; // 引用计数器，对其的操作是原子的 int alloc; // 已分配的空间大小 int size; // 数据的实际大小 char \*data; // 指向数据的指针 char array\[1\]; // 数据有可能存于此位置 \};

这里，如果数据保存在其他位置，则需要用到data来指向实际的数据位置；如果保存在自身，则是array指向的位置。当对象被拷贝时（比如通过赋值运算符），则仅仅拷贝指针，而不拷贝数据本身：

QByteArray &QByteArray::operator=(const QByteArray & other) \{ // 增加要使用的共享数据的引用计数器的值 other.d->ref.ref(); // 减少当前共享数据的引用计数器的值 if (!d->ref.deref()) qFree(d); // 指向要使用的共享数据 d = other.d; return \*this; \}

另一方面，如果共享的数据要被修改（比如通过resize()函数），则会自动拷贝之：

void QByteArray::resize(int size) \{ if (size <= 0) \{ // 如果目标大小不为正，则指向一个空的数据块 Data \*x = &shared\_empty; x->ref.ref(); if (!d->ref.deref()) qFree(d); d = x; \} else if (d == &shared\_null) \{ // 如果当前是一个null块，则直接创建一个新的共享数据块 Data \*x = static\_cast<data \*>(qMalloc(sizeof(Data)+size)); Q\_CHECK\_PTR(x); x->ref = 1; x->alloc = x->size = size; x->data = x->array; x->array\[size\] = '/0'; (void) d->ref.deref(); d = x; \} else \{ // 如果有其他对象也在使用该共享数据，或者当前分配的空间过大或过小 // 则重新分配空间，并拷贝数据 // 注意：该操作在共享的数据块较大时可能会消耗一定的时间 if (d->ref != 1 || size > d->alloc || (size < d->size && size < d->alloc >> 1)) realloc(qAllocMore(size, sizeof(Data))); if (d->alloc >= size) \{ d->size = size; if (d->data == d->array) \{ d->array\[size\] = '/0'; \} \} \} \}

现在让我们来看看如何使用*QSharedData*和*QSharedDataPointer*来**创建自己的共享数据对象**。

// 首先创建一个数据对象，需要继承自QShareData，因为其提供了引用计数器的功能 class SharedData: public QSharedData \{ public: SharedData() : QSharedData() , var(0) \{\} SharedData(const SharedData &other) : QSharedData(other) , var(other.var) \{\} int var; \}; // 然后创建数据操作者 class DataOwner \{ public: DataOwner() : d(new SharedData) \{\} DataOwner(int var) : d(new SharedData) \{ // 对于写操作，运算符->会在需要时自动拷贝共享数据 d->var = var; \} private: // 模板类QSharedDataPointer隐藏了隐式共享的实现细节，因此没必要创建拷贝构造函数和赋值运算符 QSharedDataPointer<SharedData> d; \};

相当简单，没错吧！好了，有兴趣的朋友可以用*QExplicitlySharedDataPointer*来创建显式的数据共享;)

[Link 1]: http://doc.qt.nokia.com/implicit-sharing.html
[flyweight]: http://en.wikipedia.org/wiki/Flyweight_pattern