Неявное совместное использование

Многие классы C++ в Qt используют неявное совместное использование данных, чтобы максимизировать использование ресурсов и свести к минимуму копирование. Неявно разделяемые классы безопасны и эффективны при передаче в качестве аргументов, поскольку передаётся только указатель на данные, а данные копируются только в том случае, если функция записывает в них, т. е. копирование при записи.

Обзор

Разделяемый класс состоит из указателя на общий блок данных, содержащий счётчик ссылок и данные.

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

При работе с разделяемыми объектами существует два способа копирования объекта. Обычно мы говорим о глубоком и поверхностном копировании. Глубокое копирование подразумевает дублирование объекта. Поверхностное копирование — это ссылка, т. е. просто указатель на общий блок данных. Глубокое копирование может быть дорогостоящим в плане памяти и процессорного времени. Поверхностное копирование очень быстрое, так как оно включает только установку указателя и увеличение счётчика ссылок.

Присваивание объектов (с оператором =()) для неявно разделяемых объектов реализуется с помощью поверхностного 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 можно легко присваивать, отправлять в качестве аргументов функций и возвращать из функций.

Неявное совместное использование в основном происходит за кулисами; программисту редко нужно о нём беспокоиться. Однако итераторы контейнеров Qt ведут себя иначе, чем итераторы STL. Читайте проблему с итераторами при неявном совместном использовании.

В многопоточных приложениях неявное совместное использование происходит, как описано в разделе о потоках и неявно разделяемых классах.

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

Подробное описание неявного совместного использования

Неявное совместное использование автоматически отсоединяет объект от общего блока, если объект собирается изменить, а счётчик ссылок больше единицы. (Это часто называется копированием при записи или семантикой значения.)

Неявно разделяемый класс управляет своими внутренними данными. В любых методах-членах, изменяющих его данные, он автоматически отсоединяется перед изменением данных. Однако обратите внимание на особый случай с итераторами контейнеров; см. проблему с итераторами 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

Нижеперечисленные классы автоматически отсоединяются от общих данных, если объект собирается изменить. Программист даже не заметит, что объекты разделяют данные. Поэтому следует рассматривать отдельные экземпляры этих классов как отдельные объекты. Они всегда будут вести себя как отдельные объекты, но с дополнительной возможностью совместного использования данных, когда это возможно. По этой причине вы можете передавать экземпляры этих классов в функции по значению без опасений относительно накладных расходов 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 делят данные до вызова QPainter::begin() для p2, поскольку рисование пиксельной карты приведет к её изменению.

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