Неявное совместное использование

Многие классы C++ в Qt используют неявное совместное использование данных для максимального использования ресурсов и минимизации копирования. Классы с неявным совместным использованием безопасны и эффективны при передаче в качестве аргументов, потому что передаётся только указатель на данные, а данные копируются только тогда, когда функция что-то изменяет, т.е., копирование при записи.

Обзор

Класс, использующий совместное использование, состоит из указателя на блок общих данных, содержащий счётчик ссылок и данные.

При создании объекта, использующего совместное использование, счётчик ссылок устанавливается в 1. Счётчик ссылок увеличивается всякий раз, когда новый объект ссылается на общие данные, и уменьшается, когда объект прекращает ссылаться на общие данные. Общие данные удаляются, когда счётчик ссылок становится равным нулю.

При работе с объектами, использующими совместное использование, существуют два способа копирования объекта. Обычно мы говорим о глубоком и поверхностном копировании. Глубокое копирование подразумевает дублирование объекта. Поверхностное копирование — это ссылка на копию, т.е. просто указатель на блок общих данных. Создание глубокой копии может быть дорогостоящим с точки зрения памяти и процессорного времени. Создание поверхностной копии очень быстро, так как это включает только установку указателя и увеличение счётчика ссылок.

Присваивание объекта (с оператором =()) для объектов с неявным совместным использованием реализовано с помощью поверхностного копирования.

Преимущество совместного использования состоит в том, что программе не нужно излишне дублировать данные, что приводит к более низкому потреблению памяти и меньшему копированию данных. Объекты можно легко присваивать, передавать в качестве аргументов функций и возвращать из функций.

Неявное совместное использование в основном происходит в фоновом режиме; программисту редко приходится беспокоиться об этом. Однако итераторы контейнеров Qt ведут себя иначе, чем итераторы STL. Прочитайте Проблему итераторов с неявным совместным использованием.

В многопоточных приложениях используется неявное совместное использование, как описано в Потоки и классы с неявным совместным использованием.

При реализации собственных классов с неявным совместным использованием используйте классы QSharedData и QSharedDataPointer.

Подробное описание неявного совместного использования

Неявное совместное использование автоматически отсоединяет объект от общего блока, если объект собирается измениться, и счётчик ссылок больше единицы. (Это часто называют копирование при записи или семантика значений.)

Класс с неявным совместным использованием контролирует свои внутренние данные. В любых методах-членах, изменяющих данные, он автоматически отсоединяется перед изменением данных. Однако обратите внимание на особый случай с итераторами контейнеров; см. Проблему итераторов с неявным совместным использованием.

Класс QPen, использующий неявное совместное использование, отсоединяется от общих данных во всех методах-членах, изменяющих внутренние данные.

Фрагмент кода:

void QPen::setStyle(Qt::PenStyle style)
{
    detach();           // detach from common data
    d->style = style;   // set the style member
}

void QPen::detach()
{
    if (d->ref != 1) {
        ...             // perform a deep copy
    }
}

Список классов

Перечисленные ниже классы автоматически отсоединяются от общих данных, если объект собирается измениться. Программист даже не заметит, что объекты совместно используются. Таким образом, вы должны рассматривать отдельные экземпляры как отдельные объекты. Они всегда будут вести себя как отдельные объекты, но с дополнительным преимуществом совместного использования данных всякий раз, когда это возможно. По этой причине вы можете передавать экземпляры этих классов в функции по значению без опасений о накладных расходах на копирование.

Пример:

QPixmap p1, p2;
p1.load("image.bmp");
p2 = p1;                        // p1 and p2 share data

QPainter paint;
paint.begin(&p2);               // cuts p2 loose from p1
paint.drawText(0,50, "Hi");
paint.end();

В этом примере p1 и p2 совместно используют данные до тех пор, пока для p2 не будет вызван QPainter::begin(), так как рисование пиксельной карты изменит её.