Qt平台下的C ++内存管理

分享我在编程中的设计概念和遇到的技术要点，让我们在工作和生活中共同追求自由

近年来，自由的概念给我留下了深刻的印象。不久前，我看到一个叫做辞职自由的词。

是的，我刚刚辞职。站在新的公司山前，我认为当其他人意识到财务自由时，我追求的是加班工作和加班工作中努力搬砖的自由。同时，我也有不加班的自由。该结构使我们可以自由自在。

01编写破碎的想法

我的编程概念逐渐形成于公司的砖块中，并在导师和大咖啡的影响下形成。本文中的观点是从实际的技术实践中得出的，其中一些概念也从前辈的设计结果中继承而来。如果有任何违规行为，请通知我们。我特别感谢那些给我建议的人们，站在大咖啡的肩膀上，让我们进一步了解。

本文提到的大多数编程概念都是基于C ++实现的基本技术，这些技术与Qt框架，设计模式和面向对象有关。您可能会认为现在是AI云的时代，这些都太旧了。但是我认为这些是编程的基础，这是正确的编程世界观。

02内存管理

有一天，当我调试一个错误时，我发现Qt源代码中几乎没有“ *”指针。回想起公司的代码（大多是2010年写的，满是星星），我闭上了眼睛，感觉到了熟悉的腐败味。

2019年，我接管了一个项目，该项目动荡不定，几乎要死了。在此之前，一些同事在其中苦苦挣扎了几个月。看到该版本即将发布，压力测试无法运行3个小时。

在C ++编程中，内存一直是一个重大问题。在Qt平台中，我建议使用Qt智能指针，对象树和大内存技术进行内存管理。

03智能指针

QScopedPointer

QScopedPointer p（new MyClass（））;

范围的意思是“范围”。可以理解，由QScopedPointer对象p管理的内存在p的生命周期内是有效的。

这是一个智能指针，经常在项目中使用，经常使用的场景：

1、类成员指针

class MyPrivateClass; 
class MyClass
{
  private:
      QScopedPointer<MyPrivateClass> privatePtr; 
  public:
      MyClass(); 
      inline ~MyClass() {} 
};

注意：

禁止将QScopedPointer与QObject对象树中的对象结合使用。当对象树中的父节点被释放时，其子节点将被释放。当QScopedPointer对象再次释放子内存时，将导致错误。

对象跟踪指针QPointer

QPointer标签=新的QLabel（父级）;

对于QObject的跟踪指针，QPointer不会释放目标对象。目的是记录QObject，以便可以在其他成员函数中使用它。

QPointer就像一个GPS定位器。释放目标对象后，它会自动设置为0，也就是说，在分解父对象时会分解子对象QLabel，然后标签记录的内存为0。

应注意，托管目标对象必须从QObject派生。

这是一个智能指针，经常在项目中使用，经常使用的场景：

1、 QObject子对象，用作成员指针时

2、当记录指向不受自身管理的QObject对象的指针时

共享指针QSharedPointer和QWeakPointer

QSharedPointer p（new MyClass（））;

共享指针意味着多个QSharedPointers共享同一内存对象。释放p本身时，它将确定其他QSharedPointer引用是否共享由它自己管理的内存对象，如果没有，则释放托管的内存对象。

常用场景：

1、类的成员指针，特别是在容器类型中使用的成员指针，减少了容器内存对象的释放操作，容器的添加和删除操作，并且QSharedPointer保证释放了它管理的内存。

注意：

如果将由QSharedPointer管理的对象指针A注册到需要管理A的生命周期的其他类中，则会发生错误。

例如，如果postEvent的QEvent对象由QSharedPointer管理，则QSharedPointer将在退出范围时释放QEvent，从而导致在postEvent处理期间访问QEvent，或者在处理事件之后释放QEvent，这都是错误的

弱共享指针QWeakPointer

刚接触Qt的学生在Internet上搜索文章时可能会有点缺乏共享的知识。 QWeekPointer可以理解为与QPointer相同的跟踪指针，QPointer旨在记录和跟踪QObject对象，QWeekPointer跟踪QSharedPointer对象。

我通常很少在项目中使用弱共享指针。其目的是充当QSharedPointer帮助程序类，以减轻QSharedPointer的循环依赖。在面向对象设计中，循环依赖不是理所当然的事情。

关于智能指针的一些想法

智能指针是用于内存管理的工具。从语法上讲，它减少了C ++工程师的内存管理难度，有效地防止了由于无意的笔误导致的内存泄漏，并减少了内存管理代码的数量。但是，智能指针本质上不能解决项目中的内存管理问题。

作为C ++工程师，您必须了解内存管理机制，并清楚知道何时应该创建和销毁内存。否则，当选择使用哪个智能指针来管理目标存储器时，将无法做出正确的决定，否则项目存储器将异常。除非将来没有特定版本的Qt，否则只有一个智能指针QPointer。

为解决内存问题，我们在实际项目中更多地依赖于QObject对象树和内存池。

04对象树

Qt使用树结构描述对象之间的父子关系，如下图所示，P是树的父节点，A2是第一级子节点，B 1、 B2是第二级子节点。

对象树的内存管理。释放A2时，首先释放B 1、 B2，然后将其从P的子节点列表中删除。

Qt对象树的特性可确保在释放父对象时，将释放子对象的内存。在实际的项目中，我会经常使用它。

QObject对象树的实现很容易理解。 QObjectData记录一个指向父对象parent的指针，以及一个QList子对象列表子对象。

在UML中，QObject将自身描述为自身的组合，这并不意外。

QObject延迟发布deleteLater

在QObject对象机制中，有一个非常有用的功能deleteLater，其功能是延迟对象的破坏。

是什么意思？调用deleteLater之后，QObject对象不会立即销毁，而是在下一个消息循环中销毁。

所使用的方案（例如替换容器中的子控件）可以避免屏幕闪烁或其他需要延迟释放的地方。

05内存池

内存池

大内存通常称为内存池。实际上，内存池不仅管理大内存，还管理小内存。

在项目中，内存池用于两个目的，一个是提高性能，另一个是避免内存碎片。

性能提升

对于频繁释放小块内存的应用程序，使用内存池相对于新的内存池具有明显的性能改进，但为此目的，没有足够的理由使用内存池。

避免内存碎片

对于内存池技术，更多的需求是避免内存碎片。

我在一个项目中遇到了无法申请20M内存的情况，此时系统内存明显大于20M。为什么？由于系统内存被碎片分割，因此没有连续的20M内存。

当系统内存管理不够“智能”时，C ++程序员将强烈希望进行控制，并希望一切都掌握在自己手中，包括潜在的内存风险。

通过内存池技术，当由于碎片导致内存不连续时，我们的程序就有机会重新排列内存以满足应用程序大小。

对于内存池技术，Qt没有提供实现，但是有很多开源库引用，您可以搜索“内存池”。

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