「QT」高阶篇之 d-指针的用法

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Qt中的d-pointer（d-指针）与QSharedDataPointer用法详解

在Qt框架中，d-pointer（d-指针）是一种常用的设计模式，用于隐藏类的实现细节，提高代码的可维护性和封装性。d-pointer通常与Pimpl（Pointer to IMPLementation）惯用法相结合，通过将类的实现细节封装在一个私有或受保护的类中，并在头文件中仅暴露一个指向该私有类的指针，从而减少了头文件的依赖和编译时间。

在Qt中，QSharedDataPointer是一个特殊的智能指针，用于管理实现了QSharedData接口的类的数据。这种智能指针允许数据在多个对象之间共享，同时确保数据的正确删除和内存管理。当最后一个使用数据的对象被销毁时，数据也会被自动删除。

下面，我们将详细探讨QFileInfo类（假设其内部使用了d-pointer和QSharedDataPointer）中这些技术的用法。

一、d-pointer的基本用法

在Qt中，d-pointer通常定义为一个私有或受保护的成员变量，指向一个包含类实现细节的私有类。这个私有类通常被称为“d类”或“实现类”。

// QFileInfo.h
class QFileInfoPrivate; // 前向声明私有类

class QFileInfo {
protected:
    QSharedDataPointer<QFileInfoPrivate> d_ptr; // d-pointer，使用QSharedDataPointer管理

public:
    // ... 类的公共接口 ...

private:
    // 声明d-func()和const d-func()成员函数，用于访问d-pointer
    QFileInfoPrivate* d_func();
    inline const QFileInfoPrivate* d_func() const {
        return d_ptr.constData(); // 返回d-pointer指向的const数据
    }

    // ... 类的私有接口和成员 ...
};

在上面的代码中，QFileInfo类包含一个受保护的QSharedDataPointer<QFileInfoPrivate>成员变量d_ptr。这个指针指向QFileInfoPrivate类的实例，后者包含了QFileInfo类的所有实现细节。

二、QSharedDataPointer的用法

QSharedDataPointer是Qt提供的一个模板类，用于管理实现了QSharedData接口的类的实例。当多个QFileInfo对象共享相同的QFileInfoPrivate数据时，QSharedDataPointer可以确保这些数据只被存储一次，并在所有引用它的对象被销毁时自动删除。

// QFileInfoPrivate.h
#include <QSharedData>

class QFileInfoPrivate : public QSharedData {
public:
    // ... 类的成员变量和成员函数 ...

    // 例如，可能包含文件路径、大小、权限等信息
    QString filePath;
    qint64 fileSize;
    // ... 其他成员 ...
};

在QFileInfoPrivate类中，我们继承自QSharedData，这使得我们可以使用QSharedDataPointer来管理它的实例。

三、d-func()和const d-func()的使用

为了访问d-pointer指向的私有类实例，QFileInfo类提供了d_func()和const d_func()成员函数。这些函数返回指向QFileInfoPrivate实例的指针或const指针，允许在类的非const成员函数和const成员函数中分别访问和修改私有数据。

// QFileInfo.cpp
#include "QFileInfo.h"
#include "QFileInfoPrivate.h"

// 实现d-func()
QFileInfoPrivate* QFileInfo::d_func() {
    return reinterpret_cast<QFileInfoPrivate*>(d_ptr.data()); // 转换为正确的类型
}

// ... 其他QFileInfo成员函数的实现 ...

// 例如，一个获取文件路径的函数
QString QFileInfo::filePath() const {
    Q_D(const QFileInfo); // 使用Q_D宏简化d-pointer的访问
    return d->filePath; // 访问私有数据
}