Неявное совместное использование

Многие классы C++ в Qt используют неявное совместное использование данных, чтобы максимизировать использование ресурсов и минимизировать копирование. Неявные общие 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 copy-on-write.

Обзор

Общий класс состоит из указателя на общий блок данных, который содержит счетчик ссылок и данные.

При создании общего объекта счетчик ссылок устанавливается в 1. Счетчик ссылок увеличивается всякий раз, когда новый объект ссылается на общие данные, и уменьшается, когда объект прекращает ссылаться на общие данные. Общие данные удаляются, когда счетчик ссылок становится равным нулю.

При работе с общими объектами существует два способа копирования объекта. Обычно мы говорим о глубокой и поверхностной копиях. Глубокая копия подразумевает дублирование объекта. Поверхностная копия — это ссылка на копию, то есть просто указатель на общий блок данных. Создание глубокой копии может быть дорогостоящим с точки зрения памяти и ЦП. Создание поверхностной копии очень быстро, потому что оно включает только установку указателя и увеличение счетчика ссылок.

Присваивание объекта (с помощью оператора =()) для неявно общих объектов реализуется с помощью поверхностных копий.

Преимущество совместного использования заключается в том, что программе не нужно излишне дублировать данные, что приводит к снижению использования памяти и сокращению копирования 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 имеют другое поведение, чем итераторы STL. Прочитайте Проблемы итераторов при неявном совместном использовании.

В многопоточных приложениях неявное совместное использование происходит, как описано в Потоки и неявно общие классы.

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

Подробное описание неявного совместного использования

Неявное совместное использование автоматически отсоединяет объект от общего блока, если объект собирается изменить, и счетчик ссылок больше единицы. (Это часто называется copy-on-write или смысл значений.)

Неявно общий класс управляет своими внутренними данными. Во всех методах-членах, которые изменяют его 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 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

Ниже приведены классы, которые автоматически отсоединяются от общих данных, если объект собирается изменить. Программист даже не заметит, что объекты совместно используются. Поэтому 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 функции 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 QPainter::begin() не будет вызван для p2, потому что рисование пиксельной карты изменяет ее.

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