本文轉載自烏托邦2號的Qt淺談之一：內存泄露（總結）
一、簡介
Qt 內存管理機制：Qt 在內部能夠維護對象的層次結構。對於可視元素，這種層次結構就是子組件與父組件的關系；對於非可視元素，則是一個對象與另一個對象的從屬關系。在 Qt 中，在 Qt 中，刪除父對象會將其子對象一起刪除。
C++ 中 delete 和 new 必須配對使用(一 一對應)：delete 少了，則內存泄露，多了麻煩更大。Qt 中使用了 new 卻很少 delete，因為 QObject 的類及其繼承的類，設置了 parent（也可在構造時使用 setParent 函數或 parent 的 addChild）故 parent 被 delete 時，這個 parent 的相關所有 child 都會自動 delete，不用用戶手動處理。但 parent 是不區分它的 child 是 new 出來的還是在棧上分配的。這體現 delete 的強大，可以釋放掉任何的對象，而 delete 棧上對象就會導致內存出錯，這需要了解 Qt 的半自動的內存管理。另一個問題：child 不知道它自己是否被 delete 掉了，故可能會出現野指針。那就要了解 Qt 的智能指針 QPointer。
二、關聯圖
（1）Linux 內存圖，主要了解堆棧上分配內存的不同方式。
（2）在 Qt 中，最基礎和核心的類是：QObject，QObject 內部有一個 list，會保存 children，還有一個指針保存 parent，當自己析構時，會自己從 parent 列表中刪除並且析構所有的 children。
三、詳解
3.1 Qt的半自動化的內存管理
（1）QObject 及其派生類的對象，如果其 parent 非 0，那么其 parent 析構時會析構該對象。
（2）QWidget 及其派生類的對象，可以設置 Qt::WA_DeleteOnClose 標志位（當 close 時會析構該對象）。
（3）QAbstractAnimation 派生類的對象，可以設置 QAbstractAnimation::DeleteWhenStopped。
（4）QRunnable::setAutoDelete()、MediaSource::setAutoDelete()。
（5）父子關系：父對象、子對象、父子關系。這是 Qt 中所特有的，與類的繼承關系無關，傳遞參數是與 parent 有關（基類、派生類，或父類、子類，這是對於派生體系來說的，與 parent 無關）。
3.2 內存問題例子
例子一
#include <QApplication>
#include <QLabel>
int main(int argc, char *argv[])
{
QApplication a(argc, argv);
QLabel *label = new QLabel("Hello Qt!");
label->show();
return a.exec();
}
分析：label 既沒有指定 parent，也沒有對其調用 delete，所以會造成內存泄漏。書中的這種小例子也會出現指針內存的問題。
改進方式：（1）分配對象到棧上而不是堆上。
#include <QApplication>
#include <QLabel>
int main(int argc, char *argv[])
{
QApplication a(argc, argv);
QLabel label("Hello Qt!");
label.show();
return a.exec();
}
（2）設置標志位，close() 后會 delete label。
label->setAttribute(Qt::WA_DeleteOnClose);
（3）new 后手動 delete。
#include <QApplication>
#include <QLabel>
int main(int argc, char *argv[])
{
QApplication a(argc, argv);
int ret = 0;
QLabel *label = new QLabel("Hello Qt!");
label->show();
ret = a.exec();
delete label;
return ret;
}
例子二
#include <QApplication>
#include <QLabel>
int main(int argc, char *argv[])
{
QApplication app(argc, argv);
QLabel label("Hello Qt!");
label.show();
label.setAttribute(Qt::WA_DeleteOnClose);
return app.exec();
}
運行：
分析：程序崩潰，因為 label 被 close 時，delete &label; 但 label 對象是在棧上分配的內存空間，delete 棧上的地址會出錯。
有些朋友理解為 label 被 delete 兩次而錯誤，可以測試QLabel label("Hello Qt!"); label.show();delete &label;第一次 delete 就會出錯。
例子三
#include <QApplication>
#include <QLabel>
int main(int argc, char* argv[])
{
QApplication app(argc, argv);
QLabel label("Hello Qt!");
QWidget w;
label.setParent(&w);
w.show();
return app.exec();
}
分析：Object 內部有一個 list，會保存 children，還有一個指針保存 parent，當自己析構時，會自己從 parent 列表中刪除並且析構所有的 children。
w 比 label 先被析構，當 w 被析構時，會刪除 chilren 列表中的對象 label，但 label 是分配到棧上的，因 delete 棧上的對象而出錯。
改進方式：（1）調整一下順序，確保 label 先於其 parent 被析構，label 析構時將自己從父對象的列表中移除自己，w 析構時，children 列表中就不會有分配在 stack 中的對象了。
#include <QApplication>
#include <QLabel>
int main(int argc, char* argv[])
{
QApplication app(argc, argv);
QWidget w;
QLabel label("Hello Qt!");
label.setParent(&w);
w.show();
return app.exec();
}
（2）將label分配到堆上。
QLabel *label = new QLabel("Hello Qt!");
label->setParent(&w);
// 或者
QLabel *label = new QLabel("Hello Qt!",this);
例子四：野指針
#include <QApplication>
#include <QLabel>
int main(int argc, char* argv[])
{
QApplication app(argc, argv);
QWidget *w = new QWidget;
QLabel *label = new QLabel("Hello Qt!");
label->setParent(w);
w->show();
delete w;
label->setText("go"); // 野指針
return app.exec();
}
（上述程序不顯示Label，僅作測試）
分析：程序異常結束，delete w 時會 delete label，label 成為野指針，調用 label->setText("go"); 出錯。
改進方式：QPointer 智能指針
例子五：deleteLater
當一個 QObject 正在接受事件隊列時如果中途被你銷毀掉了，就是出現問題了，所以 Qt 中建大家不要直接 delete 掉一個 QObject，如果一定要這樣做，要使用 QObject 的 deleteLater() 函數，它會讓所有事件都發送完一切處理好后馬上清除這片內存，而且就算調用多次的 deletelater 也不會有問題。
發送一個刪除事件到事件系統：
void QObject::deleteLater()
{
QCoreApplication::postEvent(this, new QEvent(QEvent::DeferredDelete));
}
3.3 智能指針
如果沒有智能指針，程序員必須保證new對象能在正確的時機delete，四處編寫異常捕獲代碼以釋放資源，而智能指針則可以在退出作用域時(不管是正常流程離開或是因異常離開)總調用delete來析構在堆上動態分配的對象。
Qt家族的智能指針：
| 智能指針 | 引入 | |
|---|---|---|
| QPointer | Qt Object 模型的特性(之一) 注意：析構時不會delete它管理的資源 | |
| QSharedPointer | 帶引用計數 | Qt4.5 |
| QWeakPointer | Qt4.5 | |
| QScopedPointer | Qt4.6 | |
| QScopedArrayPointer | QScopedPointer的派生類 | Qt4.6 |
| QSharedDataPointer | 用來實現Qt的隱式共享(Implicit Sharing) | Qt4.0 |
| QExplicitlySharedDataPointer | 顯式共享 | Qt4.4 |
| std::auto_ptr | ||
| std::shared_ptr | std::tr1::shared_ptr | C++0x |
| std::weak_ptr | std::tr1::weak_ptr | C++0x |
| std::unique_ptr | boost::scoped_ptr | C++0x |
（1）QPointer
QPointer 是一個模板類。它很類似一個普通的指針，不同之處在於，QPointer 可以監視動態分配空間的對象，並且在對象被 delete 的時候及時更新。
QPointer 的現實原理：在 QPointer 保存了一個 QObject 的指針，並把這個指針的指針（雙指針）交給全局變量管理，而 QObject 在銷毀時（析構函數，QWidget 是通過自己的析構函數的，而不是依賴 QObject 的）會調用 QObjectPrivate::clearGuards 函數來把全局 GuardHash 的那個雙指針置為*零，因為是雙指針的問題，所以 QPointer 中指針當然也為零了。用 isNull 判斷就為空了。
// QPointer 表現類似普通指針
QDate *mydate = new QDate(QDate::currentDate());
QPointer mypointer = mydata;
mydate->year(); // -> 2005
mypointer->year(); // -> 2005
// 當對象 delete 之后，QPointer 會有不同的表現
delete mydate;
if(mydate == NULL)
printf("clean pointer");
else
printf("dangling pointer");
// 輸出 dangling pointer
if(mypointer.isNull())
printf("clean pointer");
else
printf("dangling pointer");
// 輸出 clean pointer
（2）std::auto_ptr
// QPointer 表現類似普通指針
QDate *mydate = new QDate(QDate::currentDate());
QPointer mypointer = mydata;
mydate->year(); // -> 2005
mypointer->year(); // -> 2005
// 當對象 delete 之后，QPointer 會有不同的表現
delete mydate;
if(mydate == NULL)
printf("clean pointer");
else
printf("dangling pointer");
// 輸出 dangling pointer
if(mypointer.isNull())
printf("clean pointer");
else
printf("dangling pointer");
// 輸出 clean pointe
auto_ptr 被銷毀時會自動刪除它指向的對象。std::auto_ptr\<QLabel\> label(new QLabel("Hello Dbzhang800!"));
（3）其他的類參考相應文檔。
四、自動垃圾回收機制
（1）QObjectCleanupHandler
Qt 對象清理器是實現自動垃圾回收的很重要的一部分。QObjectCleanupHandler 可以注冊很多子對象，並在自己刪除的時候自動刪除所有子對象。同時，它也可以識別出是否有子對象被刪 除，從而將其從它的子對象列表中刪除。這個類可以用於不在同一層次中的類的清理操作，例如，當按鈕按下時需要關閉很多窗口，由於窗口的 parent 屬性不可能設置為別的窗口的 button，此時使用這個類就會相當方便。
#include <QApplication>
#include <QObjectCleanupHandler>
#include <QPushButton>
int main(int argc, char* argv[])
{
QApplication app(argc, argv);
// 創建實例
QObjectCleanupHandler *cleaner = new QObjectCleanupHandler;
// 創建窗口
QPushButton *w = new QPushButton("Remove Me");
w->show();
// 注冊第一個按鈕
cleaner->add(w);
// 如果第一個按鈕點擊之后，刪除自身
QObject::connect(w, SIGNAL(clicked()), w, SLOT(deleteLater()));
// 創建第二個按鈕，注意，這個按鈕沒有任何動作
w = new QPushButton("Nothing");
cleaner->add(w);
w->show();
// 創建第三個按鈕，刪除所有
w = new QPushButton("Remove All");
cleaner->add(w);
QObject::connect(w, SIGNAL(clicked()), cleaner, SLOT(deleteLater()));
w->show();
return app.exec();
}
在上面的代碼中，創建了三個僅有一個按鈕的窗口。第一個按鈕點擊后，會刪除掉自己（通過 deleteLater() 槽），此時，cleaner 會自動將其從自己的列表中清除。第三個按鈕點擊后會刪除 cleaner，這樣做會同時刪除掉所有未關閉的窗口。
（2）引用計數
應用計數是最簡單的垃圾回收實現：每創建一個對象，計數器加 1，每刪除一個則減 1。
class CountedObject : public QObject
{
Q_OBJECT
public:
CountedObject()
{
ctr=0;
}
void attach(QObject *obj)
{
ctr++;
connect(obj, SIGNAL(destroyed(QObject*)), this, SLOT(detach()));
}
public slots:
void detach()
{
ctr--;
if(ctr <= 0)
delete this;
}
private:
int ctr;
};
利用 Qt 的信號槽機制，在對象銷毀的時候自動減少計數器的值。但是，我們的實現並不能防止對象創建的時候調用了兩次 attach()。
（2）記錄所有者
更合適的實現是，不僅僅記住有幾個對象持有引用，而且要記住是哪些對象。例如：
class CountedObject : public QObject
{
public:
CountedObject() {}
void attach(QObject *obj) {
// 檢查所有者
if(obj == 0)
return;
// 檢查是否已經添加過
if(owners.contains(obj))
return;
// 注冊
owners.append(obj);
connect(obj, SIGNAL(destroyed(QObject*)), this, SLOT(detach(QObject*)));
}
public slots:
void detach(QObject *obj) {
// 刪除
owners.removeAll(obj);
// 如果最后一個對象也被 delete，刪除自身
if(owners.size() == 0)
delete this;
}
private:
QList owners;
};
現在我們的實現已經可以做到防止一個對象多次調用 attach() 和 detach() 了。然而，還有一個問題是，我們不能保證對象一定會調用 attach() 函數進行注冊。畢竟，這不是 C++ 內置機制。有一個解決方案是，重定義 new 運算符（這一實現同樣很復雜，不過可以避免出現有對象不調用 attach() 注冊的情況）。
五、總結
Qt 簡化了我們對內存的管理，但是，由於它會在不太注意的地方調用 delete，所以，使用時還是要當心。