來源
還有其他一些，做了一些匯總和測試，就不全列了。

文章目錄：
一、垂懸指針的問題
二、Qt中的智能指針
???? ??1、QPointer
???? ??2、QSharedPointer & QWeakPointer
???? ??3、QScopedPointer
???? ??4、其他智能指針
三、實踐記錄
四、用法舉例
???? ??1、QWeakPointer舉例
???? ??2、QScopedPointer 與 std::unique_ptr 舉例
???? ??3、測試樣例

代碼中出現(xiàn)一個bug，最終發(fā)現(xiàn)是由于在某個特殊情況下出現(xiàn)了使用垂懸指針，造成了程序崩潰，進而學習了解了Qt的智能指針機制。

一、懸垂指針的問題

如圖，有兩個指針a和b指向同一片內(nèi)存，如果刪除其中一個指針a，再去使用指針b的話，程序會崩潰。因為指針b此時已經(jīng)是一個垂懸指針(Dangling pointer)了，它指向的內(nèi)存已經(jīng)被釋放不再有效。

垂懸指針使用指針b之前先判斷b是否為空，這個做法在這里是不起作用的。問題的本質(zhì)是通過指針a去釋放內(nèi)存時，指針b沒有同步地置為空。
假如指針b能隨內(nèi)存的釋放而自動置為空就好了，這正是智能指針所要解決的問題。

二、Qt中的智能指針

Qt提供了若干種智能指針：QPointer、QSharedPointer、QWeakPointer、QScopedPointer、QScopedArrayPointer、QSharedDataPointer、QExplicitlySharedDataPointer。
注：1、筆者Qt版本為4.8； 2、下述示例代碼中"Plot"為"QObject"類的子類。

1、QPointer

QPointer只用于QObject的實例。如果它指向的對象被銷毀，它將自動置空。
如圖：

QPointer這是Qt體系下的專門用于QObject的智能指針。常見使用方法：

QPointer<Plot> a(new T()); //構(gòu)造 QPointer<Plot> a(b); //構(gòu)造 a.isNull(); //判空 a.data(); //返回裸指針

2、QSharedPointer & QWeakPointer

QSharedPointer是引用計數(shù)(強)指針，當所有強指針銷毀時，實際對象才會銷毀。QWeakPointer是弱指針，可以持有對QSharedPointer的弱引用。它作為一個觀察者，不會引起實際對象銷毀，當對象銷毀時會自動置空。
這兩種指針同時都有以下3個成員：強引用計數(shù)strongRef，弱引用計數(shù)weakRef和數(shù)據(jù)data。
Qt引用計數(shù)指針



QWeakPointer兩種指針分別對應于C++中的std::shared_ptr和std::weak_ptr。常見使用方法：//構(gòu)造

QSharedPointer<Plot> a(new Plot()); QSharedPointer<Plot> b = a; QWeakPointer<Plot> c = a; //強指針構(gòu)造弱指針 QWeakPointer<Plot> d(a);

//使用

c.clear(); //清除 a.isNull(); //判空 a->func(...); //（按常規(guī)指針來使用 "->"） QSharedPointer<Plot> e = d.toStrongRef(); //弱指針轉(zhuǎn)為強指針。注意，弱指針無法操縱數(shù)據(jù)，必須轉(zhuǎn)為強指針 QWeakPointer<Plot> f = e.toWeakRef();//強指針顯式轉(zhuǎn)為弱指針 QSharedPointer<Plot> g = e.dynamicCast<T>(); //動態(tài)類型轉(zhuǎn)換

3、QScopedPointer

QScopedPointer保證當當前范圍消失時指向的對象將被刪除。它擁有一個很好的名字，它向代碼的閱讀者傳遞了明確的信息：這個智能指針只能在本作用域里使用，不希望被轉(zhuǎn)讓，因為它的拷貝構(gòu)造和賦值操作都是私有的。相當于C++中的std::unique_ptr，實例代碼：

func(){Plot* plot = new Plot();//QScopedPointer出作用域自動銷毀內(nèi)存QScopedPointer<Plot>qsp(plot);//plot沒有內(nèi)存泄漏 }

4、其他智能指針

QScopedArrayPointer：一個QcopedPointer，默認刪除它指向Delete []運算符的對象。為方便起見，還提供了操作符[]。QSharedDataPointer/QExplicitySharedDataPointer搭配QSharedData類一起使用，以實現(xiàn)自定義隱式共享或顯式共享類。

三、實踐記錄

1、通常，要使用弱指針，必須將其轉(zhuǎn)換為強指針，因為這樣的操作確保了只要您使用它就會生存。這相當于“鎖定”訪問的對象，并且是使用弱指針指向的對象的唯一正確方法。并且轉(zhuǎn)換后使用前需要判空。

QSharedPointer<Plot> qsp = qwp.toStrongRef(); //qwp是QWeakPointer if(!qsp.isNull()){ qDebug() << qsp->getName(...); //使用指向的對象//... }

2、最好在new的時候就用QSharedPointer封裝，并管理起來。

QSharedPointer<Plot> qsp = QSharedPointer(new Plot());

3、使用智能指針包裝后，不要直接去刪除指針對象。

Plot* plot = new Plot(); QSharedPointer<Plot> qsp1(plot); delete plot; //運行時會提示："shared QObject was deleted directly. The program is malformed and may crash."

4、不要多次使用同一裸指針構(gòu)造QSharedPointer。Plot *plot = new Plot();

QSharedPointer<Plot> qsp(plot); QSharedPointer<Plot> qsp_ok = qsp; QSharedPointer<Plot> qsp_error(plot); //崩潰，輸出: “pointer 0x1f0a8f0 already has reference counting”

5、不要使用new直接構(gòu)造QWeakPointer對象，它只能通過QSharedPointer的賦值來創(chuàng)建。QWeakPointer<Plot> a(new Plot()); //error： 引用計數(shù)：強-1 弱2
6、由于智能指針對象是值語義，參數(shù)傳遞時盡可能用const引用兼顧效率
7、關(guān)于動態(tài)轉(zhuǎn)換。使用QSharedPointer::dynamicCast()方法。
8、關(guān)于智能指針與QVariant轉(zhuǎn)換，并關(guān)聯(lián)到qobject的userdata。//注冊到元對象

Q_DECLARE_METATYPE(QWeakPointer<Plot>) //設(shè)置數(shù)據(jù) item->setData(QVariant::fromValue(plot.toWeakRef()), Qt::UserRole); //取數(shù)據(jù) QWeakPointer<Plot> plot = treeModel->data(index, Qt::UserRole).value<QWeakPointer<BasePlot> >();

9、關(guān)于Qt元對象系統(tǒng)自動析構(gòu)和Qt智能指針自動析構(gòu)相沖突的問題，經(jīng)初步實驗Qt4.8中應該已經(jīng)解決了？不過實際中，可以讓數(shù)據(jù)用智能指針管理，不用父子層級；窗體控件用父子層級，不用智能指針。

四、 用法舉例

1、QWeakPointer舉例

QWeakPointer不能用于直接取消引用指針，但它可用于驗證指針是否已在另一個上下文中被刪除。并且QWeakPointer對象只能通過QSharedPointer的賦值來創(chuàng)建。

需要注意的是，QWeakPointer不提供自動轉(zhuǎn)換操作符來防止錯誤發(fā)生。即使QWeakPointer跟蹤指針，也不應將其視為指針本身，因為它不能保證指向的對象保持有效。

說了那么多，QWeakPointer到底有什么用呢？
答案就是：解除循環(huán)引用。

在概述中我們說到，QWeakPointer 是為配合 QSharedPointer 而引入的一種智能指針。而什么叫循環(huán)引用，就是說：兩個對象互相使用一個 QSharedPointer成員變量指向?qū)Ψ?#xff08;你中有我，我中有你）。由于QSharedPointer是一個強引用的計數(shù)型指針，只有當引用數(shù)為0時，就會自動刪除指針釋放內(nèi)存，但是如果循環(huán)引用，就會導致QSharedPointer指針的引用永遠都不能為0，這時候就會導致內(nèi)存無法釋放。
所以QWeakPointer誕生了，它就是為了打破這種循環(huán)的。并且，在需要的時候變成QSharedPointer，在其他時候不干擾QSharedPointer的引用計數(shù)。它沒有重載 * 和 -> 運算符，因此不可以直接通過 QWeakPointer 訪問對象，典型的用法是通過 lock() 成員函數(shù)來獲得 QSharedPointer，進而使用對象。

示例
首先，我們來看一個QSharedPointer循環(huán)使用的示例：

#include <QWidget> #include <QDebug> #include <QWeakPointer> #include <QSharedPointer>class Children; class Parent { public:~Parent(){qDebug() << __FUNCTION__;}QSharedPointer<Children> m_pChildren; }; class Children { public:~Children(){qDebug() << __FUNCTION__;}QSharedPointer<Parent> m_pParent; };class Widget : public QWidget {Q_OBJECTpublic:Widget(QWidget *parent = 0);~Widget();void test(); }; #include "widget.h"Widget::Widget(QWidget *parent): QWidget(parent) {test(); }Widget::~Widget() {qDebug() << __FUNCTION__; }void Widget::test() {QSharedPointer<Parent> parent(new Parent());QSharedPointer<Children> children(new Children());if(parent && children){parent->m_pChildren = children;children->m_pParent = parent;} }

在構(gòu)造函數(shù)中調(diào)用test()函數(shù)，執(zhí)行完過后應該會自動釋放parent和children對象，但是由于相互引用，在退出之前，引用計數(shù)為2，退出之后引用計數(shù)還是1，所以導致不能自動釋放，并且此時這兩個對象再也無法訪問到。運行過后發(fā)現(xiàn)并沒有進入到Parent和Children的析構(gòu)函數(shù)中。這就導致了內(nèi)存泄漏。

那么該如何解決這個問題呢？
很簡單，直接將上述代碼中的

QSharedPointer<Children> m_pChildren; QSharedPointer<Parent> m_pParent;

改成

QWeakPointer<Children> m_pChildren; QWeakPointer<Parent> m_pParent;

這時候再次運行，就會看到輸出：

~Children ~Parent

這是因為在test()退出之前引用計數(shù)是1，函數(shù)退出之后就自動析構(gòu)，這就解除了上面的循環(huán)引用。

2、QScopedPointer 與 std::unique_ptr

它們概念上應該是是一樣的。下面不再區(qū)分：

這是一個很類似auto_ptr的智能指針，它包裝了new操作符在堆上分配的動態(tài)對象，能夠保證動態(tài)創(chuàng)建的對象在任何時候都可以被正確地刪除。但它的所有權(quán)更加嚴格，不能轉(zhuǎn)讓，一旦獲取了對象的管理權(quán)，你就無法再從它那里取回來。

無論是QScopedPointer 還是 std::unique_ptr 都擁有一個很好的名字，它向代碼的閱讀者傳遞了明確的信息：這個智能指針只能在本作用域里使用，不希望被轉(zhuǎn)讓。因為它的拷貝構(gòu)造和賦值操作都是私有的，這點我們可以對比QObject及其派生類的對象哈。

用法 (來自Qt的manual)：

考慮沒有智能指針的情況，void myFunction(bool useSubClass){MyClass *p = useSubClass ? new MyClass() : new MySubClass;QIODevice *device = handsOverOwnership();if (m_value > 3) {delete p;delete device;return;}try {process(device);}catch (...) {delete p;delete device;throw;}delete p;delete device;}

我們在異常處理語句中多次書寫delete語句，稍有不慎就會導致資源泄露。采用智能指針后，我們就可以將這些異常處理語句簡化了：

void myFunction(bool useSubClass){QScopedPointer<MyClass> p(useSubClass ? new MyClass() : new MySubClass);QScopedPointer<QIODevice> device(handsOverOwnership());if (m_value > 3)return;process(device);}

另，我們一開始的例子，也是使用這兩個指針的最佳場合了(出main函數(shù)作用域就將其指向的對象銷毀)。

注意：因為拷貝構(gòu)造和賦值操作私有的，它也具有auto_ptr同樣的“缺陷”——不能用作容器的元素。

3、測試樣例

#include <QCoreApplication> #include <QSharedDataPointer> #include <QSharedPointer> #include <QWeakPointer> #include <QTimer> #include <QDebug> int main(int argc, char *argv[]) {QCoreApplication app(argc, argv);//raw pointer//QString *p = new QString("hello");QSharedPointer<QString> a(new QString("hello"));//QSharedPointer<QString> b = a;QWeakPointer<QString> c = a; //強指針構(gòu)造弱指針QWeakPointer<QString> d(a);//使用a.clear();//c.clear(); //清除if(!c.toStrongRef().isNull()){qDebug() << c.isNull() << c.toStrongRef()->length();}else {qDebug() << "is null";}qDebug() << a.isNull(); //判空qDebug() << a->length()<<*(a.data()); //（按常規(guī)指針來使用 "->"）QSharedPointer<QString> e = d.toStrongRef(); //弱指針轉(zhuǎn)為強指針。注意，弱指針無法操縱數(shù)據(jù)，必須轉(zhuǎn)為強指針QWeakPointer<QString> f = e.toWeakRef();//強指針顯式轉(zhuǎn)為弱指針QSharedPointer<QString> g = e.dynamicCast<QString>(); //動態(tài)類型轉(zhuǎn)換 // QScopedPointer<QString> t2(p); // QScopedPointer<QString> t3(p);// t3.reset(); // qDebug() << t3.data(); // qDebug() << *(t1.data()); // qDebug() << *(t2.take()->data());//Implements non-reference-counted strong pointer // QScopedPointer<QString> pScopedPointer(new QString("Scoped")); // // Build error, can NOT be shared and reference-counted // //QScopedPointer<QString> pScopedPointerpScopedPointer2 = pScopedPointer; // //Implements reference-counted strong sharing of pointers // QSharedPointer<QString> pSmart(new QString("Smart")); // QSharedPointer<QString> pSmart2; // pSmart2 = QSharedPointer<QString>(new QString("smart 2")); // QSharedPointer<QString> pSharedPoninter; // // can be shared safely and reference-counted // pSharedPoninter = pSmart; // qDebug() << *(pSmart.data()); // qDebug() << *(pSmart2.data()); // qDebug() << *(pSharedPoninter.data()); // qDebug() << pSharedPoninter.stro // QTimer *t = new QTimer; // QSharedPointer<QTimer> timer(t); // QWeakPointer<QTimer> pWeakPointer = timer; // pWeakPointer.data()->start(2000); // //Weak pointer's resources can be deleted from outside world // delete t; // qDebug() << timer.data(); // if (pWeakPointer.isNull()) // { // qDebug() << "contained QObject has been deleted"; // } }

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Qt 之 智能指针汇总的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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