Qt学习(五)——QWidget对象模型对象模型内存回

在Qt中,所有窗口及窗口控件都是从QWidget直接或间接派生出来的。

对象模型

在Qt中创建对象的时候会提供一个Parent对象指针,下面来解释这个parent到底是干什么的。

QObject是以对象树的形式组织起来的。

当你创建一个QObject对象时,会看到QObject的构造函数接收一个QObject指针作为参数,这个参数就是 parent,也就是父对象指针。这相当于,在创建QObject对象时,可以提供一个其父对象,我们创建的这个QObject对象会自动添加到其父对象的children()列表。

当父对象析构的时候,这个列表中的所有对象也会被析构。(注意,这里的父对象并不是继承意义上的父类!)

这种机制在 GUI 程序设计中相当有用。例如,一个按钮有一个QShortcut(快捷键)对象作为其子对象。当我们删除按钮的时候,这个快捷键理应被删除。这是合理的。

QWidget是能够在屏幕上显示的一切组件的父类。

QWidget 继承自QObject,因此也继承了这种对象树关系。一个孩子自动地成为父组件的一个子组件。因此,它会显示在父组件的坐标系统中,被父组件的边界剪裁。例如,当用户关闭一个对话框的时候,应用程序将其删除,那么,我们希望属于这个对话框的按钮、图标等应该一起被删除。事实就是如此,因为这些都是对话框的子组件。

当然,我们也可以自己删除子对象,它们会自动从其父对象列表中删除。 比如,当我们删除了一个工具栏时,其所在的主窗口会自动将该工具栏从其子对象列表中删除,并且自动调整屏幕显示。

内存回收机制

Qt 引入对象树的概念,在一定程度上解决了内存问题。

当一个QObject对象在堆上创建(比如用 new 创建)的时候,Qt 会同时为其创建一个对象树。不过,对象树中对象的顺序是没有定义的。这意味着,销毁这些对象的顺序也是未定义的。

任何对象树中的 QObject对象 delete 的时候,如果这个对象有 parent,则自动将其从 parent 的children()列表中删除;如果有孩子,则自动 delete 每一个孩子。Qt 保证没有QObject会被 delete 两次,这是由析构顺序决定的。

在C++的学习中,我们知道,用 new 关键字申请的动态内存空间如果不及时用 delete 关键字进行回收会导致内存泄漏问题。

而通过 new 关键字申请的内存如果不用 delete 关键字释放,就不会调用析构函数。但如果指定父对象后,且父对象不是用 new 关键字申请的动态内存空间的话,在程序结束时就会自动调用析构函数,而析构的顺序又是从对象树的底层开始的,这时候即使子对象是用 new 关键字动态申请内存的,也不需要手动释放子对象的内存。

当前,这么做的前提是:

  • 指定了父对象
  • 直接或间接继承QObejct

上面说的都是在堆上创建对象,如果在栈上创建对象,会怎么样? 

如果QObject在栈上创建,Qt 保持同样的行为。正常情况下,这也不会发生什么问题。来看下下面的代码片段:

{
    QWidget window;
    QPushButton quit("Quit", &window);
}
复制代码

作为父组件的 window 和作为子组件的 quit 都是QObject的子类(事实上,它们都是QWidget的子类,而QWidget是QObject的子类)。这段代码是正确的,quit 的析构函数不会被调用两次,因为标准 C++要求,局部对象的析构顺序应该按照其创建顺序的相反过程。因此,这段代码在超出作用域时,会先调用 quit 的析构函数,将其从父对象 window 的子对象列表中删除,然后才会再调用 window 的析构函数。

但是,如果我们使用下面的代码:

{
    QPushButton quit("Quit");
    QWidget window;
    quit.setParent(&window);
}
复制代码

情况又有所不同,析构顺序就有了问题。我们看到,在上面的代码中,作为父对象的 window 会首先被析构,因为它是最后一个创建的对象。在析构过程中,它会调用子对象列表中每一个对象的析构函数,也就是说, quit 此时就被析构了。然后,代码继续执行,在 window 析构之后,quit 也会被析构,因为 quit 也是一个局部变量,在超出作用域的时候当然也需要析构。但是,这时候已经是第二次调用 quit 的析构函数了,C++ 不允许调用两次析构函数,因此,程序崩溃了。

由此我们看到,Qt 的对象树机制虽然帮助我们在一定程度上解决了内存问题,但是也引入了一些值得注意的事情。这些细节在今后的开发过程中很可能时不时跳出来烦扰一下,所以,我们最好从开始就养成良好习惯,在 Qt 中,尽量在构造的时候就指定 parent 对象,并且大胆在堆上创建。