Qt 的 d_ptr (d-pointer) 和 q_ptr (q-pointer)解析；Q_D和Q_Q指针

2024-06-03 01:04
文章标签 指针 qt 解析 pointer ptr

本文主要是介绍Qt 的 d_ptr (d-pointer) 和 q_ptr (q-pointer)解析；Q_D和Q_Q指针，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

篇一：

通常情况下，与一个类密切相关的数据会被作为数据成员直接定义在该类中。然而，在某些场合下，我们会将这些数据从该类（被称为公类）分离出来，定义在一个单独的类中（被称为私类）。公类中会定义一个指针，指向私类的对象。在计算机的发展历史中，这种模式被称为pointer to implementation (pimpl)。

Qt常将其命名为d_ptr或者d。Qt文档将其称为d-pointer。与之对应还有q_ptr或者q。

所以，q,d指针并不是多么神秘，它只是运用了pimpl手法，将数据成员放到了另外一个类中。
那么接下来，在了解了pimpl手法后，可以看下面的d,q指针了。

Q_D和Q_Q指针
在一些项目中会遇到这两者，简称 D 指针和 Q 指针。Qt中大量使用Q_D和Q_Q。

Q_D 与 Q_Q宏定义
#define Q_D(Class) Class##Private * const d = d_func() 
#define Q_Q(Class) Class * const q = q_func() 
两个宏展开后分别是对 d_func() 和 q_func() 两个函数的调用，返回值分别赋值给 d 和 q 两个指针变量。

Q_DECLARE_PRIVATE 与 Q_DECLARE_PUBLIC
那么 d_func() 和 q_func()又是什么呢？那就需要看这两个宏的定义

#define Q_DECLARE_PRIVATE(Class) \inline Class##Private* d_func() { return reinterpret_cast<Class##Private *>(qGetPtrHelper(d_ptr)); } \inline const Class##Private* d_func() const { return reinterpret_cast<const Class##Private *>(qGetPtrHelper(d_ptr)); } \friend class Class##Private;  #define Q_DECLARE_PUBLIC(Class) \inline Class* q_func() { return static_cast<Class *>(q_ptr); } \inline const Class* q_func() const { return static_cast<const Class *>(q_ptr); } \friend class Class;

这里涉及到宏的一些技巧，比如##连接符，\续行符。如果现阶段看不懂没关系，可以看下面的简化版

ClassPrivate* d_func() { return reinterpret_cast<ClassPrivate *>(d_ptr)); } 

大致意思，d_func()其实就是d_ptr，只是经过了转型等处理。那么，你就可以理解为d = f_func() = d_ptr（仅限于初学者的初期阶段理解）

然后，代码里面还有一行friend class Class##Private; ，这个就是用来声明友元的，目的是A类可以访问B类的私有成员。这也是实现pimpl的基础。


接下来，直接放上代码来看看：

class MyClassPrivate;  //前置声明
class MyClass : public QObject {public:MyClass(QObject *parent = nullptr);virtual ~MyClass();void dummyFunc();signals : void dummySignal();private:MyClassPrivate *const d_ptr;Q_DECLARE_PRIVATE(MyClass);//①
};class MyClassPrivate {public:MyClassPrivate(MyClass *parent) : q_ptr(parent) {}void foobar() {Q_Q(MyClass);  //声明之后，即将q_func() = q，就可以直接使用qemit q->dummySignal();}private:MyClass *const q_ptr;Q_DECLARE_PUBLIC(MyClass);//②
};MyClass::MyClass(QObject *parent):QObject(parent),d_ptr(new MyClassPrivate(this)) {
}MyClass::~MyClass() {Q_D(MyClass);  //同Q_Qdelete d;
}void MyClass::dummyFunc() {Q_D(MyClass);d->foobar();
}

在这段代码中，公类MyClass定义了一个指针d_ptr来访问私类MyClassPrivate，而私类定义了一个指针q_ptr来访问公类。在这个简单的例子中，公类和私类本可以通过这两个指针非常方便地相互访问对方的数据。但是，在一些复杂的场合下，这两个指针并不是直接定义在公类、私类中的，而是被定义在它们的基类中。此时，就需要用到Qt定义的4个宏：Q_DECLARE_PRIVATE与Q_DECLARE_PUBLIC、Q_D和Q_Q。

Q_DECLARE_PRIVATE(MyClass)作用是：在公类中定义了一个成员函数d_func，返回一个指针，指向对应的私类。

Q_DECLARE_PUBLIC(MyClass)作用是：在私类中定义了一个成员函数p_func，返回一个指针，指向对应的公类。

本例中，公类本身定义了一个指向私类的指针d_ptr，所以Qt应用程序可以直接使用这个指针，而不必调用d_func来获取这个指针。

总之，一方面，Qt在公类中定义了一个指针d_ptr指向私类，在宏Q_DECLARE_PRIVATE中定义了一个函数获取这个指针，用宏Q_D将这个指针重新命名为d，以便于访问私类对象。另一方面，Qt在私类中定义了一个指针q_ptr指向公类，在宏Q_DECLARE_PUBLIC中定义了一个函数获取这个指针，用宏Q_Q将这个指针重新命名为q，以便于访问公类对象。

参考资料
张波 《Qt中的C++技术》              
原文链接：https://blog.csdn.net/no_say_you_know/article/details/123921937

篇二：

在讲解d/q指针之前，我们先了解一下什么是Pimpl，这样更有助于我们理解Qt这么做的目的。

一、Pimpl（Pointer to Implementation）简介
该技术是一种减少代码依赖和编译时间的C++编程技巧，Pimpl的基本思想是：将类的私有数据成员指针化，并将其移动到类的实现文件中。这样，在公共头文件中定义的类只包含指向私有实现的指针，而不是私有实现本身。这使得实现的细节可以在不更改类的公共接口的情况下进行更改。

Pimpl技术通过在类中使用指向实现类的指针来隐藏类的实现细节。在使用Pimpl技术时，开发人员需要在类的头文件中声明一个私有的指向实现类的指针，并在类的实现文件中定义实现类。通过这种方式，开发人员可以将实现细节与类的接口分离开来，从而提高了代码的可读性和可维护性。

以下是一个使用Pimpl技术的示例：

// MyClass.h

class MyClass
{
public:MyClass();~MyClass();void doSomething();private:class Impl;Impl* m_pImpl;
};

// MyClass.cpp

class MyClass::Impl
{
public:void doSomethingImpl();
};MyClass::MyClass() : m_pImpl(new Impl)
{}MyClass::~MyClass()
{delete m_pImpl;
}void MyClass::doSomething()
{m_pImpl->doSomethingImpl();
}void MyClass::Impl::doSomethingImpl()
{// Implementation details
}

在上面的示例中，MyClass类包含一个私有的Impl指针，指向一个名为Impl的内部实现类。实现类包含doSomethingImpl()方法的实现细节，而MyClass只暴露了doSomething()方法。在MyClass的构造函数中，我们分配了一个新的Impl对象并将其分配给m_pImpl指针。在MyClass的析构函数中，我们删除了m_pImpl指针指向的对象，以避免内存泄漏。

Pimpl技术的优缺点
优点：
1.隐藏实现细节：Pimpl技术使开发人员能够将实现细节与类的接口分离开来，从而降低耦合，提高代码的可读性和可维护性。
2.减少编译依赖性：Pimpl技术可以帮助减少类的头文件中的依赖项，从而加快编译时间并减少不必要的重新编译。（此项对于大型项目来说非常有用）
3.提高二进制兼容性：由于Pimpl技术将实现细节从类的接口中分离出来，因此可以在不破坏二进制兼容性的情况下修改类的实现。

缺点：
1.增加间接调用：由于Pimpl技术使用指针来引用私有实现，因此在访问私有实现时需要进行额外的间接调用，这可能会影响性能。
2.内存开销：Pimpl技术需要在堆上分配和管理额外的内存，这会导致一些开销。

Pimpl技术我们已经了解，现在我们开始看一下Qt的实现以及原理吧：

二、Qt源码中的d指针/q指针
下面我们将QObject的源码作为例子进行讲解：

qobject.h

// QObjectData
class Q_CORE_EXPORT QObjectData {Q_DISABLE_COPY(QObjectData)
public:QObjectData() = default;virtual ~QObjectData() = 0;QObject *q_ptr;  // q指针QObject *parent;QObjectList children;....
};// QObject
class Q_CORE_EXPORT QObject
{Q_OBJECTQ_PROPERTY(QString objectName READ objectName WRITE setObjectName NOTIFY objectNameChanged)Q_DECLARE_PRIVATE(QObject)public:Q_INVOKABLE explicit QObject(QObject *parent=nullptr);virtual ~QObject();virtual bool event(QEvent *event);virtual bool eventFilter(QObject *watched, QEvent *event);...
protected:QScopedPointer<QObjectData> d_ptr;  // d指针...};

qobject.cpp

QObject::QObject(QObject *parent): QObject(*new QObjectPrivate, parent)
{
}/*!\internal*/
QObject::QObject(QObjectPrivate &dd, QObject *parent): d_ptr(&dd)
{Q_ASSERT_X(this != parent, Q_FUNC_INFO, "Cannot parent a QObject to itself");Q_D(QObject);//Q_D宏获取d_ptrd_ptr->q_ptr = this;auto threadData = (parent && !parent->thread()) ? parent->d_func()->threadData.loadRelaxed() : QThreadData::current();threadData->ref();d->threadData.storeRelaxed(threadData);  // 此处d变量：即是Q_D宏获取的d_ptr...
}


我们再来看一下相关的宏定义:

qglobal.h

// The body must be a statement:
#define Q_CAST_IGNORE_ALIGN(body) QT_WARNING_PUSH QT_WARNING_DISABLE_GCC("-Wcast-align") body QT_WARNING_POP
#define Q_DECLARE_PRIVATE(Class) \inline Class##Private* d_func() \{ Q_CAST_IGNORE_ALIGN(return reinterpret_cast<Class##Private *>(qGetPtrHelper(d_ptr));) } \inline const Class##Private* d_func() const \{ Q_CAST_IGNORE_ALIGN(return reinterpret_cast<const Class##Private *>(qGetPtrHelper(d_ptr));) } \friend class Class##Private;#define Q_DECLARE_PUBLIC(Class)                                    \inline Class* q_func() { return static_cast<Class *>(q_ptr); } \inline const Class* q_func() const { return static_cast<const Class *>(q_ptr); } \friend class Class;#define Q_D(Class) Class##Private * const d = d_func()
#define Q_Q(Class) Class * const q = q_func()

Q_DECLARE_PRIVATE与Q_DECLARE_PUBLIC是Qt用来在类的头文件中声明获取d指针与q指针的私有函数，其核心在于添加了强制类型转换。
Q_D与Q_Q两个宏是用来获取d/q常量指针的，在函数中可以直接使用 d变量/q变量 代替 d_ptr与q_ptr，因为通过它们获取的指针类型是具体的，所以是直接使用ptr变量代替不了的。

我们再来看看qGetPtrHelper这个函数的定义：

qglobal.h

template <typename T> inline T *qGetPtrHelper(T *ptr) { return ptr; }
template <typename Ptr> inline auto qGetPtrHelper(Ptr &ptr) -> decltype(ptr.operator->()) { return ptr.operator->(); }

qGetPtrHelper是一个函数模板重载，用于获取指针。

Qt中d指针与q指针的存在价值
d指针：使用了Pimpl技术，因此Pimpl的优点都是它的价值所在，我认为Qt大量使用该技术主要是为了二进制兼容以及提高编译速度。
q指针：对父类或者公有类方法的访问。

原文链接：https://blog.csdn.net/bmseven/article/details/130245432

篇三：

一、共享d指针实现方法如下： 
1、在基类中定义一个protected权限的d_ptr指针； 3 _2 k6 W5 v2 L1 }
2、在每个派生类中定义d_func()，获取基类d_ptr，并将其转换为当前私有类指针(派生自基类d_ptr)； 6 @: r/ a/ {% q
3、在函数中使用Q_D，这样就可以使用d了； . G3 h) _! m9 C1 I7 V) e' t' t
4、在私有数据继承体系中，不要忘记将析构函数定义为虚函数，基类析构函数中释放d_ptr，以防内存泄露！！！ n
5、类的派生，加上protected 构造函数，调用父类构造函数，将私有数据类传参； 

二、

此教程中我们从二进制兼容开始，讲到了信息隐藏的技术，介绍了Q_D,Q_Q 等等，其实在window 系统我们经常会用到这种技术，最最典型的的就是processMsg(inttype,long *lParam,long*wParm), 通过lParam、wParam 这两个指针可以传递任何数据类型。

参考原文：Qt信息隐藏(Q_D/Q_Q)介绍_j.&q-CSDN博客      

这篇关于Qt 的 d_ptr (d-pointer) 和 q_ptr (q-pointer)解析；Q_D和Q_Q指针的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/1025604。

相关文章

网页解析 lxml 库--实战

网页解析 lxml 库--实战

lxml库使用流程 lxml 是 Python 的第三方解析库，完全使用 Python 语言编写，它对 XPath表达式提供了良好的支 持，因此能够了高效地解析 HTML/XML 文档。本节讲解如何通过 lxml 库解析 HTML 文档。 pip install lxml lxm| 库提供了一个 etree 模块，该模块专门用来解析 HTML/XML 文档，下面来介绍一下 lxml 库
阅读更多...
嵌入式QT开发：构建高效智能的嵌入式系统

嵌入式QT开发：构建高效智能的嵌入式系统

摘要： 本文深入探讨了嵌入式 QT 相关的各个方面。从 QT 框架的基础架构和核心概念出发，详细阐述了其在嵌入式环境中的优势与特点。文中分析了嵌入式 QT 的开发环境搭建过程，包括交叉编译工具链的配置等关键步骤。进一步探讨了嵌入式 QT 的界面设计与开发，涵盖了从基本控件的使用到复杂界面布局的构建。同时也深入研究了信号与槽机制在嵌入式系统中的应用，以及嵌入式 QT 与硬件设备的交互，包括输入输出设
阅读更多...
【C++】_list常用方法解析及模拟实现

【C++】_list常用方法解析及模拟实现

相信自己的力量，只要对自己始终保持信心，尽自己最大努力去完成任何事，就算事情最终结果是失败了，努力了也不留遗憾。💓💓💓 目录   ✨说在前面 🍋知识点一：什么是list？ •🌰1.list的定义 •🌰2.list的基本特性 •🌰3.常用接口介绍 🍋知识点二：list常用接口 •🌰1.默认成员函数 🔥构造函数（⭐） 🔥析构函数 •🌰2.list对象
阅读更多...
OWASP十大安全漏洞解析

OWASP十大安全漏洞解析

OWASP（开放式Web应用程序安全项目）发布的“十大安全漏洞”列表是Web应用程序安全领域的权威指南，它总结了Web应用程序中最常见、最危险的安全隐患。以下是对OWASP十大安全漏洞的详细解析： 1. 注入漏洞（Injection） 描述：攻击者通过在应用程序的输入数据中插入恶意代码，从而控制应用程序的行为。常见的注入类型包括SQL注入、OS命令注入、LDAP注入等。 影响：可能导致数据泄
阅读更多...
从状态管理到性能优化：全面解析 Android Compose

从状态管理到性能优化：全面解析 Android Compose

文章目录 引言一、Android Compose基本概念1.1 什么是Android Compose?1.2 Compose的优势1.3 如何在项目中使用Compose 二、Compose中的状态管理2.1 状态管理的重要性2.2 Compose中的状态和数据流2.3 使用State和MutableState处理状态2.4 通过ViewModel进行状态管理 三、Compose中的列表和滚动
阅读更多...
Spring 源码解读：自定义实现Bean定义的注册与解析

Spring 源码解读：自定义实现Bean定义的注册与解析

引言 在Spring框架中，Bean的注册与解析是整个依赖注入流程的核心步骤。通过Bean定义，Spring容器知道如何创建、配置和管理每个Bean实例。本篇文章将通过实现一个简化版的Bean定义注册与解析机制，帮助你理解Spring框架背后的设计逻辑。我们还将对比Spring中的BeanDefinition和BeanDefinitionRegistry，以全面掌握Bean注册和解析的核心原理。
阅读更多...
CSP 2023 提高级第一轮 CSP-S 2023初试题 完善程序第二题解析 未完

CSP 2023 提高级第一轮 CSP-S 2023初试题 完善程序第二题解析 未完

一、题目阅读 （最大值之和）给定整数序列 a0,⋯,an−1，求该序列所有非空连续子序列的最大值之和。上述参数满足 1≤n≤105 和 1≤ai≤108。 一个序列的非空连续子序列可以用两个下标 ll 和 rr（其中0≤l≤r<n0≤l≤r<n）表示，对应的序列为 al,al+1,⋯,ar​。两个非空连续子序列不同，当且仅当下标不同。 例如，当原序列为 [1,2,1,2] 时，要计算子序列 [
阅读更多...
【C++学习笔记 20】C++中的智能指针

【C++学习笔记 20】C++中的智能指针

智能指针的功能 在上一篇笔记提到了在栈和堆上创建变量的区别，使用new关键字创建变量时，需要搭配delete关键字销毁变量。而智能指针的作用就是调用new分配内存时，不必自己去调用delete，甚至不用调用new。 智能指针实际上就是对原始指针的包装。 unique_ptr 最简单的智能指针，是一种作用域指针，意思是当指针超出该作用域时，会自动调用delete。它名为unique的原因是这个
阅读更多...
多线程解析报表

多线程解析报表

假如有这样一个需求，当我们需要解析一个Excel里多个sheet的数据时，可以考虑使用多线程，每个线程解析一个sheet里的数据，等到所有的sheet都解析完之后，程序需要提示解析完成。 Way1 join import java.time.LocalTime;public class Main {public static void main(String[] args) thro
阅读更多...
ZooKeeper 中的 Curator 框架解析

ZooKeeper 中的 Curator 框架解析

Apache ZooKeeper 是一个为分布式应用提供一致性服务的软件。它提供了诸如配置管理、分布式同步、组服务等功能。在使用 ZooKeeper 时，Curator 是一个非常流行的客户端库，它简化了 ZooKeeper 的使用，提供了高级的抽象和丰富的工具。本文将详细介绍 Curator 框架，包括它的设计哲学、核心组件以及如何使用 Curator 来简化 ZooKeeper 的操作。 1
阅读更多...

Copyright China编程 23002807@qq.com

沪ICP备2023033072号-2