QT智能指针

一.概述

   Qt智能指针是一种能够在不需要手动管理内存的情况下，自动释放资源的指针。它们是C++11的std::shared_ptr的一种扩展，可以用于管理Qt对象，尤其是那些不是QObject的对象。

使用智能指针可以避免内存泄露和悬垂指针等问题，同时也提高了代码的可读性和可维护性。

1.Qt框架提供了几种智能指针：

QSharedPointer：

这是一个引用计数式智能指针，允许多个指针共享同一个对象的所有权。当最后一个QSharedPointer被销毁或重置时，它所指向的对象才会被删除。

适用于需要在多个地方共享同一个对象的场景。

QWeakPointer：

这是一个弱引用智能指针，指向由QSharedPointer管理的对象，但不会增加对象的引用计数。

如果被观察的对象（即QSharedPointer所管理的对象）已经被释放，QWeakPointer将自动被设置为nullptr。

适用于需要观察但不拥有QSharedPointer所管理对象的场景。

QScopedPointer：

这是一个独占式智能指针，确保它所指向的对象在其生命周期内始终存在，并在QScopedPointer对象被销毁时自动删除其所指向的对象。

适用于那些不应该被多个所有者共享的资源。

QPointer：

QPointer是一个观察者指针，用于观察QObject及其子类的生命周期。它不会增加对象的引用计数，当QObject对象被删除时，QPointer会自动设置为nullptr。

需要注意的是，QPointer只能指向QObject或其子类的对象。

每种智能指针都有其特定的使用场景和优势，开发者应根据具体需求选择合适的智能指针类型。使用智能指针可以有效地避免内存泄漏和悬垂指针等问题，提高代码的安全性和稳定性。

二.代码示例

1.QPointer

QPointer是一个被保护的指针，行为类似于普通的c++指针T *，会在被引用的对象被销毁时自动清除(不像普通的C++指针，在这种情况下会成为“悬空指针”)。但是，T必须是QObject的子类，否则将导致编译失败或链接错误。

QPointer<QLabel> label = new QLabel;

label->setText("&Status:");

...

    if (label)

        label->show();

如果QLabel在此期间被删除，label变量将保存nullptr而不是一个无效的地址，最后一行将永远不会执行。

2.QScopedPointer

在Qt中实现线程安全的单例模式时，QScopedPointer 比较常用。

使用 QScopedPointer 管理动态分配的内存时，它会确保在包含该 QScopedPointer 的作用域结束时，所管理的对象会被自动释放，从而避免内存泄漏的问题。下面是一个示例：

#include <QScopedPointer>

#include <QDebug>

class Resource {

public:

    Resource() { qDebug() << "Resource 构造函数"; }

    ~Resource() { qDebug() << "Resource 析构函数"; }

};

void useResource()

{

    QScopedPointer<Resource> scopedResource(new Resource());

    // 执行一些操作，使用资源

    qDebug() << "使用资源...";

}

int main()

{

    useResource();

    qDebug() << "useResource 函数执行完毕";

    return 0;

}

如上，创建了一个名为 Resource 的类，并使用 QScopedPointer 在 useResource 函数内创建动态分配的 Resource 对象。当 useResource 函数结束时，QScopedPointer 的析构函数会被调用，并自动释放所管理的 Resource 对象。

3.QSharedPointer

特点：

用于管理动态分配的对象的所有权和生命周期。

当存在至少一个 QSharedPointer 指向对象时，对象的内存不会被释放。

当最后一个指向对象的 QSharedPointer 超出作用域时，对象的内存会被释放。

可通过复制 QSharedPointer 来增加对象的引用计数，确保对象在合适的时候被释放。

下面举个例子：

#include <QSharedPointer>

#include <QDebug>

class MyClass

{

public:

    MyClass(int value) : m_value(value)

    {

        qDebug() << "MyClass 构造函数，数值为" << m_value;

    }

    ~MyClass()

    {

        qDebug() << "MyClass 析构函数，数值为" << m_value;

    }

    void setValue(int value)

    {

        m_value = value;

    }

    int getValue() const

    {

        return m_value;

    }

private:

    int m_value;

};

int main()

{

    QSharedPointer<MyClass> pointer1(new MyClass(10)); // 创建一个 QSharedPointer 智能指针，用于管理 MyClass 对象

    {

        QSharedPointer<MyClass> pointer2 = pointer1; // 复制构造函数，增加了 MyClass 对象的引用计数

        qDebug() << "pointer1 的值为" << pointer1->getValue();

        qDebug() << "pointer2 的值为" << pointer2->getValue();

        pointer2->setValue(20); // 通过 pointer2 修改对象的值

        qDebug() << "pointer1 的值为" << pointer1->getValue();

        qDebug() << "pointer2 的值为" << pointer2->getValue();

    } // pointer2 超出作用域，减少了 MyClass 对象的引用计数

    qDebug() << "pointer1 的值为" << pointer1->getValue();

    return 0;

}

4.QWeakPointer

特点：

用于解决 QSharedPointer 可能导致的循环引用问题。

不会增加对象的引用计数，不影响对象的生命周期。

可以从 QSharedPointer 或者另一个 QWeakPointer 创建，用于在需要时保持对对象的非拥有者式引用。

如果关联的 QSharedPointer 被释放，QWeakPointer 会自动置空，避免悬空指针问题。

这里重点说下循环引用，当两个或多个对象彼此持有对方的强引用时，就会形成循环引用。这种情况下，对象无法被正常释放，会导致内存泄漏。Qt 的 QWeakPointer 类是为了解决这个问题而引入的。

QWeakPointer 允许创建一个弱引用指向被QSharedPointer管理的对象，但不会增加该对象的引用计数。弱引用不会阻止对象的销毁，即使所有强引用都失效，对象的析构函数也能被正确调用。