Неявное совместное использование

Многие классы C++ в Qt используют неявное совместное использование данных для максимизации использования ресурсов и минимизации копирования. Неявно-совместные классы безопасны и эффективны при передаче в качестве аргументов, поскольку передаётся только указатель на данные, а копирование данных происходит только в том случае, если функция записывает в него, т.е. копирование при записи.

Обзор

Класс, использующий совместное использование, состоит из указателя на общий блок 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, есть два способа копирования объекта. Обычно говорят о глубоком и поверхностном копировании. Глубокое копирование подразумевает дублирование объекта. Поверхностное копирование — это ссылка на копию, т.е. просто указатель на общий блок данных. Глубокое копирование может быть дорогостоящим с точки зрения памяти и ЦП. Поверхностное копирование очень быстрое, поскольку оно включает только установку указателя и увеличение счётчика ссылок.

Присваивание объекта (с оператором =()) для объектов, использующих неявное совместное использование, реализуется с помощью поверхностного копирования.

Преимущество совместного использования состоит в том, что программе не нужно 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 беспокоиться об этом. Однако итераторы контейнеров Qt ведут себя иначе, чем итераторы STL. Прочитайте Проблему итераторов при неявном совместном использовании.

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

При реализации собственных неявно-совместных классов используйте классы QSharedData и QSharedDataPointer.

Подробное описание неявного совместного использования

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

Неявно-совместный класс контролирует свои внутренние данные. В любых методах-членах, которые изменяют его данные, он автоматически отсоединяется перед изменением данных. Однако обратите внимание на особый случай с итераторами контейнеров; см. Проблему итераторов при неявном совместном использовании.

Класс QPen, который использует 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 отсоединяются от общих данных, если объект собирается измениться. Программист даже не заметит, что объекты совместно используются. 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 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 совместно используют данные до вызова QPainter::begin() для p2, так как рисование пиксельной карты изменит её.

Предупреждение: Будьте осторожны при копировании неявно-совместного контейнера (QMap, QList и т.д.) при использовании итераторов в стиле STL. См. Проблему итераторов при неявном совместном использовании.