QT---之Q_D和d指標概念2
Qt為了使其動態庫最大程度上實現二進位制相容，引入了d指標的概念。那麼為什麼d指標能實現二進位制相容呢？為了回答這個問題，首先弄清楚什麼是二進位制相容？所謂二進位制相容動態庫，指的是一個在老版本庫下執行的程式，在不經過編譯的情況下，仍然能夠在新的版本庫下執行；需要經過編譯才能在新版本下執行，而不需要修改該程式原始碼，我們就說該動態庫是原始碼相容的。要使一個dll能達到二進位制相容，對於一個結構，對於一個物件，其資料模型應該不變，若有變動，比如在類中增加資料成員或刪除資料成員，其結果肯定影響物件的資料模型，從而導致原有資料程員在物件資料模型裡的位移發生變化，這樣的話編譯後的新版本庫很可能使程式發生崩潰，為了使在增加和新增項後不使物件資料模型大小發生變化，一種做法是預先分配若干個保留空間，當要新增項時，使用保留項。如下：
class A {
private:
int a;
int reserved[3];
};
class B {
private:
int a;
quint32 b : 1;
quint32 reserved : 31;
};這樣的話，當樣增加項的時候，只需要利用reserved空間，這樣的話，物件模型就不會改變。但是這種做法很呆板，因為你不知道未來到底會有多少擴充套件項，少了不滿足要求，多了浪費空間。那麼有沒有一種更靈活的方法呢？如下：
class Data { public: int a; }; class A { private: Data *d_ptr; };
將A中的成員a放入Data 中，A中放入Data的一個指標，這樣的話，無論你向Data中新增多少資料，A的物件模型始終是4個位元組的大小（d_ptr指標的大小），這種做法是不是比上面的做法更靈活呢？d_ptr就是我們今天所要說的d指標，Qt為了實現二進位制相容，絕大數類中都包含有這樣的指標，下面我們一起來看看Qt的d指標是怎麼實現的：
如上圖,這個是Qt根結點的指標的一般形式，下面來看看非根結點的一般形式，
注意這裡QWidge派生自QObject,它裡面沒有d_ptr,但是它的成員函式可以訪問d_ptr，因為 d_ptr是保護成員，且它的物件模型包含 d_ptr(這是因為派生類繼承父類的所有成員)。
下面我們來看看Qt對上述兩種情況是怎麼實現的：
qobject.h檔案：
QObjectData {
public:
QObject *q_ptr;
...
};
class Q_CORE_EXPORT QObject
{
...
Q_DECLARE_PRIVATE(QObject)
public:
Q_INVOKABLE explicit QObject(QObject *parent=0);
virtual ~QObject();
...
protected:
QObject(QObjectPrivate &dd, QObject *parent = 0);
...
protected:
QScopedPointer<QObjectData> d_ptr;
...
};如上，在這裡我算去了其他的項，只保留了於d_ptr有關的項，首先來看看Q_DECLARE_PRIVATE(QObject)是什麼：
#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;根據巨集定義，則Q_DECLARE_PRIVATE(QObject)翻譯如下：
inline QObjectPrivate *d_func()
{
return reinterpret_cast<QObjectPrivate *>(qGetPtrHelper(d_ptr));
}
inline const QObjectPrivate *d_func() const
{
return reinterpret_cast<const QObjectPrivate *>(qGetPtrHelper(d_ptr));
}
friend class QObjectPrivate;再來看看qGetPtrHelper的定義：
template <typename T> static inline T *qGetPtrHelper(T *ptr)
{
return ptr;
}再來看QScopePointer，它類似於智慧指標，這樣不用關心 d_ptr的釋放，當離開QScopePointer的作用範圍，QScopePointer會自動釋放d_ptr指向的堆記憶體，那麼這個指標是什麼時候生成的呢？q_ptr又是什麼時候賦值的呢？讓我們來看看qobject.cpp的實現：
QObject::QObject(QObject *parent)
: d_ptr(new QObjectPrivate)
{
Q_D(QObject);
d_ptr->q_ptr = this;
...
}
QObject::QObject(QObjectPrivate &dd, QObject *parent)
: d_ptr(&dd)
{
Q_D(QObject);
d_ptr->q_ptr = this;
...
}我們看第一個建構函式，對於根結點的d_ptr指向new QObjectPrivate，而QObjectPrivate派生自QObjectData，那麼Q_D(QObject)巨集表示什麼意思呢？
#define Q_D(Class) Class##Private * const d = d_func() Q_D(QObject)；翻譯如下：
QObjectPrivate * const d = d_func(); 不難看出Q_D(QObject)；定義了一個QObjectPrivate的常量指標，指向d_func() 的返回值，而該返回值，正是d_ptr（見標頭檔案 d_func()的定義），因此同過Q_D巨集我們就可以訪問d指標了。
對於第二個建構函式稍後介紹，下面來看看非根結點的d_ptr的實現情況：
標頭檔案：
class Q_CORE_EXPORT QObjectPrivate : public QObjectData
{
Q_DECLARE_PUBLIC(QObject)
...
};
class Q_GUI_EXPORT QWidgetPrivate : public QObjectPrivate
{
Q_DECLARE_PUBLIC(QWidget)
...
};
class Q_GUI_EXPORT QWidget : public QObject
{
...
Q_DECLARE_PRIVATE(QWidget)
...
public:
...
explicit QWidget(QWidget* parent = 0, Qt::WindowFlags f = 0);
...
};我們首先來看看Q_DECLARE_PUBLIC巨集：
#define Q_DECLARE_PUBLIC(Class) \
inline Class* q_func() { return static_cast<Class *>(q_ptr); } \
inline const Class* q_func() const { return static_cast<const Class *>(q_ptr); } \
friend class Class;根據巨集定義，Q_DECLARE_PUBLIC(QObject)翻譯如下：
inline QObject *q_func()
{
return static_cast<QObject *>(q_ptr);
}
inline const QObject *q_func() const
{
return static_cast<const QObject *>(q_ptr);
}
friend class QObject;Q_DECLARE_PUBLIC(QWidget)翻譯如下：
inline QWidget *q_func()
{
return static_cast<QWidget *>(q_ptr);
}
inline const QWidget *q_func() const
{
return static_cast<const QWidget *>(q_ptr);
}
friend class QWidget;注意這裡的q_ptr是在QObjectData裡公有宣告的，QObjectPrivate,QWidgetPrivate都派生或間接派生自QObjectData,所以可以訪問q_ptr。
接下來看Q_DECLARE_PRIVATE(QWidget)的翻譯：
inline QWidgetPrivate *d_func()
{
return reinterpret_cast<QWidgetPrivate *>(qGetPtrHelper(d_ptr));
}
inline const QWidgetPrivate *d_func() const
{
return reinterpret_cast<const QWidgetPrivate *>(qGetPtrHelper(d_ptr));
}
friend class QWidgetPrivate;接下來看看QWidget的建構函式的實現：
QWidget::QWidget(QWidget *parent, Qt::WindowFlags f)
: QObject(*new QWidgetPrivate, 0)
{
...
}看到QObject(*new QwidgetPrivate, 0)這裡呼叫了QObject的第二個建構函式，將d_ptr指向new QWidgetPrivate所指向的堆記憶體。