Неявное совместное использование

Многие классы C++ в Qt используют неявное совместное использование данных, чтобы максимизировать использование ресурсов и минимизировать копирование. Неявно разделяемые классы безопасны и эффективны при передаче в качестве аргументов, потому что передается только указатель на данные, а данные копируются только тогда, когда функция записывает в них, то есть копирование при записи.

Обзор

Разделяемый класс состоит из указателя на блок разделяемых данных, который содержит счетчик ссылок и сами данные.

При создании разделяемого объекта счетчик ссылок устанавливается в 1. Счетчик ссылок увеличивается всякий раз, когда новый объект ссылается на разделяемые данные, и уменьшается, когда объект прекращает ссылку на разделяемые данные. Разделяемые данные удаляются, когда счетчик ссылок становится равным нулю.

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

Присвоение объекта (с оператором =()) для неявно разделяемых объектов реализуется с использованием поверхностных копий.

Преимущество совместного использования заключается в том, что программе не нужно излишне дублировать данные, что приводит к снижению использования памяти и уменьшению копирования данных. Объекты легко можно присваивать, отправлять 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 Проблемы итераторов при неявном совместном использовании.

В многопоточных приложениях неявное совместное использование происходит, как описано в Многопоточность и неявно разделяемые классы.

При реализации собственных неявно разделяемых классов используйте классы QSharedData и QSharedDataPointer.

Подробное описание неявного совместного использования

Неявное совместное использование автоматически отсоединяет объект от разделяемого блока, если объект собирается измениться, а счетчик ссылок больше единицы. (Это часто называют копированием при записи или семантикой значений.)

Неявно разделяемый класс управляет своими внутренними данными. Во всех методах-членах, которые изменяют данные, он автоматически отсоединяется перед изменением данных. Обратите внимание, однако, на особый случай с итераторами контейнеров; см. Проблемы итераторов при неявном совместном использовании.

Класс QPen, который использует неявное совместное использование, отсоединяется от разделяемых 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 разделяются. 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, когда это возможно. По этой причине вы можете передавать экземпляры этих классов в качестве аргументов функций 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 разделяют данные до тех пор, пока QPainter::begin() не будет вызван для p2, потому что отрисовка пиксельной карты изменит её.

Предупреждение: Будьте осторожны при копировании неявно разделяемого контейнера (QMap, QVector и т.д.) при использовании итераторов в стиле STL. См. Проблемы итераторов при неявном совместном использовании.