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, поскольку передается только указатель на данные, а данные копируются только в том случае, если функция записывает в них, т. е. копирование при записи.

Обзор

Общий класс состоит из указателя на блок общих данных, содержащий счетчик ссылок и сами данные.

При создании объекта с общим использованием 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, т. е. просто указатель на блок общих данных. Создание глубокой копии может быть дорогостоящим с точки зрения памяти и процессора. Создание поверхностной копии очень быстро, поскольку это лишь установка указателя и увеличение счетчика ссылок.

Присваивание объектов (с оператором =()) для объектов с неявным общим использованием реализуется с помощью поверхностных 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 приходится беспокоиться об этом. Тем не менее, итераторы контейнеров Qt ведут себя иначе, чем итераторы STL. Читайте Проблему итераторов с неявным совместным использованием.

В многопоточных приложениях неявное совместное использование происходит, как описано в Разделах о потоках и классах 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 отделяет объект от общего блока, если объект собирается измениться, и счетчик ссылок больше единицы. (Это часто называется копированием при записи или семантикой значений.)

Класс с неявным совместным использованием контролирует свои внутренние данные. Во всех методах-членах, которые изменяют данные, он автоматически отсоединяется перед изменением данных. Обратите внимание, однако, на особый случай с итераторами контейнеров; см. Проблему итераторов с неявным совместным использованием.

Класс QPen, использующий 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

Перечисленные ниже классы автоматически отделяются 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 всякий раз, когда это возможно. По этой причине вы можете передавать экземпляры этих классов в функции по значению без опасений о накладных расходах при копировании.

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 используют общие данные до вызова QPainter::begin() для p2, потому что рисование пиксельной карты изменяет ее.

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