Qt中的Q_D宏和d指針

_ZTS7QObject

 

一、Q_D的在文件中的提法

　　Q_D的設置意在方便地獲取私有類指針，文件為qglobal.h。下面的##是宏定義的連字符。假設類名是A，那么A##Private翻譯過來就是APrivate。

#define Q_D(Class) Class##Private * const d = d_func()

　　d_func()函數如下實現：

#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;

　　這里的d_func()雖然在宏里面，但是如果代入具體的類型，這里面就變成了以Class##Private的私有類指針為返回值，以func為函數名的函數。這里的qGetPtrHelper是

template <typename T> static inline T *qGetPtrHelper(T *ptr) { return ptr; }

　　這個模板函數里面里的T要套入某個具體的類。上面的那個Q_DECLARE_PRIVATE里面的就成了這個模板類的一個調用。這個模板類就是把這個類指針轉換成了靜態的。有了上面的這三段代碼，如果想在某個類A里面聲明一個私有類，直接來一個Q_D(A),再Q_DECLARE_PRIVATE(A)就可以了。

二、宏和模板的展開

　　展開前一個宏和后一個宏的一部分，成了

#define Q_D(A) APrivate *const d= d_func()

inline APrivate* d_func() { return reinterpret_cast<APrivate *>(qGetPtrHelper((d_ptr));}

　　上面這個函數qGetPtrHelper調用的輸入值是QObject類里面的一個成員變量，d_ptr指針，定義如下：

    QScopedPointer<QObjectData> d_ptr;

 　　根據模板函數調用返回的仍然是一個QScopedPointer<QObjectData>類型的變量，也就是一個指向QObjectData類型的智能限域指針。最后調用reinterpret_cast重新解釋前面得到的指針，把它變成指向APrivate類型的。

　　這里的QObjectData的定義也在QObject里面

class Q_CORE_EXPORT QObjectData {
public:
    virtual ~QObjectData() = 0;
    QObject *q_ptr;
    QObject *parent;
    QObjectList children;

    uint isWidget : 1;
    uint blockSig : 1;
    uint wasDeleted : 1;
    uint isDeletingChildren : 1;
    uint sendChildEvents : 1;
    uint receiveChildEvents : 1;
    uint isWindow : 1; //for QWindow
    uint unused : 25;
    int postedEvents;
    QDynamicMetaObjectData *metaObject;
    QMetaObject *dynamicMetaObject() const;
};

　　至於QScopedPointer，有點復雜，核心思想是一個不需要自己銷毀的指針。

三、繼承和調用

　　自己寫一個類MyQFileSystemModel繼承QFileSystemModel，在MyQFileSystemModel中使用Q_D宏，會出現錯誤：

C:\Qt\Qt5.9.2\5.9.2\mingw53_32\include\QtWidgets/qfilesystemmodel.h: In constructor 'MyQFileSystemModel::MyQFileSystemModel()':
C:\Qt\Qt5.9.2\5.9.2\mingw53_32\include/QtCore/qglobal.h:1002:28: error: 'QFileSystemModelPrivate* QFileSystemModel::d_func()' is private
     inline Class##Private* d_func() { return reinterpret_cast<Class##Private *>(qGetPtrHelper(d_ptr)); } \
                            ^
C:\Qt\Qt5.9.2\5.9.2\mingw53_32\include\QtWidgets/qfilesystemmodel.h:152:5: note: in expansion of macro 'Q_DECLARE_PRIVATE'
     Q_DECLARE_PRIVATE(QFileSystemModel)
     ^
C:\Qt\Qt5.9.2\5.9.2\mingw53_32\include/QtCore/qglobal.h:1016:54: error: within this context
 #define Q_D(Class) Class##Private * const d = d_func()
                                                      ^
..\student\myqfilesystemmodel.cpp:5:5: note: in expansion of macro 'Q_D'
     Q_D(const QFileSystemModel);
     ^
C:\Qt\Qt5.9.2\5.9.2\mingw53_32\include/QtCore/qglobal.h:1016:43: warning: unused variable 'd' [-Wunused-variable]
 #define Q_D(Class) Class##Private * const d = d_func()
                                           ^
..\student\myqfilesystemmodel.cpp:5:5: note: in expansion of macro 'Q_D'

 　　意思是，d_func()是QFileSystemModel這個類里面的私有函數，對於c++的私有函數，子類是不能夠繼承的。

四、q指針

　　寫一個MyQFileSystemModel的私有類MyQFileSystemModelPrivate，就可以使用Q_Q宏，從私有類引用對應的公有類了。

#ifndef MYQFILESYSTEMMODEL_P_H
#define MYQFILESYSTEMMODEL_P_H
#include <myqfilesystemmodel.h>
class MyQFileSystemModelPrivate;
class MyQFileSystemModel;
QT_BEGIN_NAMESPACE
class MyQFileSystemModelPrivate: public QFileSystemModelPrivate
{
public:
    //MyQFileSystemModelPrivate(MyQFileSystemModel * parent):q_ptr(parent){}
public:
    Q_DECLARE_PUBLIC(MyQFileSystemModel)
    MyQFileSystemModel *q_ptr;
};
QT_END_NAMESPACE
#endif // MYQFILESYSTEMMODEL_P_H

　　這里面需要尤其注意的是，MyQFileSystemModel *q_ptr;這一行是不能少的。c++的static_cast是對被轉換的類型有限制的。如果B類繼承了A類，那么從B類轉換成A類是完全沒有問題的。但是，如果想把A類轉換成B類，就要求B類里面，問題就出現了，A類可能沒有B類那么豐滿，轉換出來的類可能是殘廢的，所以一般情況下，這種轉換是不能成功的。除非：B類里面包含了一個指向A類的指針。如果把q_ptr指針聲明去掉了，會報這個錯誤：

C:\Qt\Qt5.9.2\5.9.2\mingw53_32\include\QtCore\qglobal.h:1012: error: invalid static_cast from type 'QObject*' to type 'MyQFileSystemModel*'
     inline Class* q_func() { return static_cast<Class *>(q_ptr); } \
                                                               ^

五、私有類函數調用

　　Qt中的公有類和私有類關系密切，私有類的函數是不能夠直接使用的。要是想用，一定要通過其他類調用。在Qt編譯的時候，QFileSystemModel.h是一堆聲明，會導出很多函數到QtWidget.dll里面去。值得注意的是，這里導出的只是這個文件里所聲明的類、函數和變量，而不會導出只在私有類頭文件QFileSystemModel_p.h里面聲明過的函數和變量。

　　當然，編譯的時候，也會引用QFileSystemModelPrivate.h和QFileSystemModel.cpp里的聲明以及定義。一般情況下，我們只是Qt的使用者，在windows系統下，只要下載安裝就好，不需要自己再編譯了。但是當我們想使用私有類做一些更深入的定制的時候，希望能夠調直接調用私有類的成員。這時候，如果只是include了.h文件，就會報undefined reference錯誤。也就是說，編譯能過，鏈接過不了，找不到私有類成員。

 　　解決的方法就是將對應的cpp文件也包含進工程目錄里面，但這時候會有新的問題出現。有些類的實現已經編譯到庫函數里面了，這時候又在cpp文件重新實現，會報警告：redeclared without dllimport attribute。只需要把cpp文件中的實現函數刪除掉就可以了。

　　雖然通過上面的方法，可以實現私有類的使用，但是值得注意的是，已經編譯好的二進制文件dll里面的同名私有函數還在起着作用。還是用QFileSystemModel為例，它已經被Qt編譯好放到了QWidget.dll里面了。在此dll文件里也會有QFileSystemModelPrivate的函數（只是不會有直接指向外部的聲明，外部不能直接鏈接引用而已），否則私有類就完全沒用了。當新的工程要使用到QFileSystemModel，而QFileSystemModelPrivate被間接地引用，使用的版本就是之前編譯好的成品。當新的工程要直接調用私有類函數的時候，才是用的新的版本。

　　用Dependency打開Qt5Widgets.dll看到私有類的函數名形式如下：

_ZN16QFileSystemModelC1ER23QFileSystemModelPrivateP7QObject

　　這可能只是一個構造函數，在Qt5Widgets.dll里只有兩個上面這種QFileSystemModelPrivate的函數，可見大多數私有類的函數沒有導出。而直接用本節方法編譯出來的QFileSystemModelPrivate.dll里面的私有成員函數形式如下：　　

_ZNK23QFileSystemModelPrivate4nodeERK11QModelIndex

　　代表形參是QModelIndex的私有類函數node，像這樣的函數還有很多，它們與私有類的.h文件能夠對應起來。