Неявное совместное использование

Многие классы C++ в Qt используют неявное совместное использование данных для максимального использования ресурсов и минимизации копирования. Неявно используемые классы безопасны и эффективны при передаче в качестве аргументов, поскольку передается только указатель на данные, а данные копируются только в том случае, если и когда функция записывает в них, т.е. копирование при записи.

Обзор

Класс, использующий совместное использование, состоит из указателя на общий блок данных, содержащий счетчик ссылок и сами данные.

При создании объекта, использующего совместное использование, счетчик ссылок устанавливается в 1. Счетчик ссылок увеличивается всякий раз, когда новый объект ссылается на общие данные, и уменьшается, когда объект удаляет ссылку на общие данные. Общие данные удаляются, когда счетчик ссылок становится равным нулю.

При работе с объектами, использующими совместное использование, есть два способа копирования объекта. Обычно мы говорим о полном и неполном копировании. Полное копирование подразумевает дублирование объекта. Неполное копирование — это ссылка на копию, т.е. просто указатель на общий блок данных. Создание полной копии может быть дорогостоящим с точки зрения памяти и ЦП. Создание неполной копии очень быстро, поскольку оно включает только установку указателя и увеличение счетчика ссылок.

Присваивание объекта (с оператором =()) для объектов, использующих неявное совместное использование, реализуется с помощью неполного копирования.

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

Неявное совместное использование в основном происходит за кулисами; программисту редко приходится беспокоиться об этом. Однако итераторы контейнеров Qt ведут себя иначе, чем итераторы STL. Прочитайте Проблему итераторов при неявном совместном использовании.

В многопоточных приложениях неявное совместное использование происходит, 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, а счетчик ссылок больше единицы. (Это часто называется копированием при записи или семантикой значений.)

Класс с неявным совместным использованием управляет своими внутренними данными. Во всех методах-членах, которые изменяют его данные, он автоматически отсоединяется перед изменением данных. Обратите, однако, внимание на особый случай с итераторами контейнеров; см. Проблему итераторов при неявном совместном использовании.

Класс QPen, который использует неявное совместное использование, отсоединяется от общих данных во всех методах-членах, которые изменяют 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

Классы, перечисленные ниже, 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 добавочным преимуществом совместного использования данных, когда это возможно. По этой причине вы можете передавать экземпляры этих классов в качестве аргументов функциям по значению, не беспокоясь 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 не будет вызван QPainter::begin() для p2, так как рисование пиксельной карты приведет к ее изменению.

Предупреждение: Будьте осторожны при копировании контейнера с неявным совместным использованием (QMap, QVector и т.д.) во время использования итераторов в стиле STL. См. Проблему итераторов при неявном совместном использовании.