Qt从0到1之机制篇 - 对象树

本节示例代码

C/C++一直为人诟病的一点就是内存管理,C/C++提供了直接的内存操作接口给用户,这虽然效率上的优势,但也带来了内存泄漏等问题。虽然C++中引入了智能指针,但这对于管理一个GUI程序来说,一个控件中可能包含多个子控件,子控件也可能包含多个子控件,控件上可能还包含一些不可见对象,当一个控件被删除后,附在其上的子控件和不可见对象也需要一并删除,智能指针也难以实现这样的效果。因此Qt引入了对象树系统。

认识对象树

对象树指的是Qt中树状的管理对象的所有权的一套机制,主要是为了解决对象的生命周期管理问题。其有以下特点:

  • 在对象树中,每个节点都是一个QObject或其子类对象。
  • 父节点拥有子节点的所有权,即父节点被删除时,子节点也会被删除。
  • 子节点会继承父节点的部分效果。如父节点隐藏时,子节点也回被隐藏;为父节点设置的QSS效果也会影响到子节点。
  • 对于类型为QWidgetQWidget之类的子节点,其布局坐标系是相对于父节点的。即子控件的坐标系是相对于父控件的。

创建对象树

1
QObject(QObject *parent = Q_NULLPTR)

这是QObject的构造函数,我们可以看到有一个参数parent,这个参数就是用于指定该对象的父节点。所有继承于QObject的类,其构造函数中都存在这个参数。特别的,对于QWidget及其子类等可见控件,parent参数的类型为QWidget
parent参数有一个默认参数Q_NULLPTR,这是一个Qt定义的宏,在nullptr引入C++11之前Qt就提供了这个宏用于表示空指针。若一个节点的父节点为空,则其为根节点。对于类型为QWidget及其子类的节点,若其为一个根节点,则其以桌面为坐标系进行布局。

理解对象树

对象树的实现依赖QObjectQObject内部保存了其子节点的一个列表,我们可以通过const QObjectList &QObject::children() const方法获取其保存的子节点列表。同时,QObject也保存了其父节点的指针。当一个节点被删除时,其会遍历子节点列表,将子节点也一并删除,从而实现一个树状的链式删除。除了删除子节点,为了避免其父节点在删除时又重复析构自己,一个节点删除时还会将自己从其父节点的子节点列表中移除。我们看一个例子。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
#include <QApplication>
#include <QTimer>
#include <QWidget>

int main(int argc, char *argv[]) {
QApplication a(argc, argv);

QTimer timer;
QWidget w;
timer.setParent(&w);

w.show();

return a.exec();
}

执行这个程序,退出时输出窗口会打印以下崩溃信息

double free or corruption (out)
程序异常结束。

这是因为在main函数中,我们定义了timerw两个局部变量,在C++中,局部变量的析构顺序是先创建后析构,因此在main函数执行结束时,也就是我们关闭窗口时,程序会先析构w,由于我们将timer的父对象设为了w,也就是将timer加入了w的子节点列表,在析构w的时候,Qt会将所有子节点,这里就是timer析构,所以在w析构完成后timer已经被析构了。由于timer本身也是一个局部变量,因此在析构完w之后,程序又去析构已经被析构的timer,所以导致重复释放,程序也就崩溃了。

这个例子反映了Qt的对象树也是存在一定问题的,为了避免这类问题,我们一般会将Qt的所有子节点都在堆上创建,而将根节点在栈上创建,这样就可以保证程序退出时可以正常析构我们的创建的对象,而且不会发生重复析构的问题。

上面这个例子如果我们将QTimer timer;QWidget w;两句位置互换就没有问题,这是因为timer将会先析构,在析构时其会将自己从父节点,也就是w中保存的子节点列表中移除。这样在析构w时,w的析构函数就不会再去析构timer

运用对象树

  1. 对象树为我们提供了一个遍历整个程序中的QObject极其子类对象的途径。我们可以利用QObject::dumpObjectTree()QObject::dumpObjectInfo()来展示一棵对象树的节点信息。
  2. QObject还提供了对QOject::findChildren方法,我们可以通过这个方法寻找对象树上到符合某些条件,如指定类型,特定对象名称(objectName)的所有节点,然后对这些节点做一些统一处理。

参考

文章目录
  1. 1. 认识对象树
  2. 2. 创建对象树
  3. 3. 理解对象树
  4. 4. 运用对象树
  5. 5. 参考
|