Неявное совместное использование

Многие классы C++ в Qt используют неявное совместное использование данных для максимального использования ресурсов и минимизации копирования. Неявные общие 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

Класс, использующий совместное использование, состоит из указателя на блок общих данных, который содержит счётчик ссылок и сами 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 полных и неполных копиях. Полная копия подразумевает дублирование объекта. Неполная копия — это ссылка на копию, т.е. просто указатель на блок общих данных. Создание полной копии может быть дорогостоящим с точки зрения памяти и процессора. Создание неполной копии очень быстро, потому что это включает только установку указателя и увеличение счётчика ссылок.

Присваивание объекта (с оператором =()) для объектов с неявным совместным использованием реализуется с помощью неполных копий.

Преимущества совместного использования заключаются 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 нужно о нём беспокоиться. Однако итераторы контейнеров Qt ведут себя иначе, чем итераторы из STL. Прочитайте Проблема итераторов при неявном совместном использовании.

В многопоточных приложениях неявное совместное использование происходит, как объяснено 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 называется копированием при записи или семантикой значений.)

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

Класс QPen, использующий неявное совместное использование, отсоединяется от общих данных во всех методах, 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 объединены. 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 функции по значению, не беспокоясь о 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, поскольку отрисовка пиксельного изображения изменит его.

Предупреждение: Будьте осторожны при копировании контейнера с неявным совместным использованием (QMap, QVector и т.д.) при использовании итераторов STL-стиля. См. Проблема итераторов при неявном совместном использовании.