Qt之美（三）：隐式共享

https://blog.csdn.net/zhu_xz/article/details/6061201

为了最大化资源使用，和最小化数据拷贝，Qt在很多类中用到了隐式数据共享，以便数据仅在被写入时才被拷贝。该机制也被称为flyweight模式。

让我们以QByteArray为例，看看其是如何实现的。其内部使用一个名为Data的私有结构体来追踪共享的数据：

1 struct Data {
2   QBasicAtomicInt ref; // 引用计数器，对其的操作是原子的
3   int alloc; // 已分配的空间大小
4   int size; // 数据的实际大小
5   char *data; // 指向数据的指针
6   char array[1]; // 数据有可能存于此位置
7 };

这里，如果数据保存在其他位置，则需要用到data来指向实际的数据位置；如果保存在自身，则是array指向的位置。当对象被拷贝时（比如通过赋值运算符），则仅仅拷贝指针，而不拷贝数据本身：

 1 QByteArray &QByteArray::operator=(const QByteArray & other)
 2 {
 3   // 增加要使用的共享数据的引用计数器的值
 4   other.d->ref.ref();
 5   // 减少当前共享数据的引用计数器的值
 6   if (!d->ref.deref())
 7     qFree(d);
 8   // 指向要使用的共享数据
 9   d = other.d;
10   return *this;
11 }

另一方面，如果共享的数据要被修改（比如通过resize()函数），则会自动拷贝之：

 1 void QByteArray::resize(int size)
 2 {
 3   if (size <= 0) {
 4     // 如果目标大小不为正，则指向一个空的数据块
 5     Data *x = &shared_empty;
 6     x->ref.ref();
 7     if (!d->ref.deref())
 8       qFree(d);
 9     d = x;
10   } else if (d == &shared_null) {
11     // 如果当前是一个null块，则直接创建一个新的共享数据块
12     Data *x = static_cast<data *>(qMalloc(sizeof(Data)+size));
13     Q_CHECK_PTR(x);
14     x->ref = 1;
15     x->alloc = x->size = size;
16     x->data = x->array;
17     x->array[size] = '/0';
18     (void) d->ref.deref();
19     d = x;
20   } else {
21     // 如果有其他对象也在使用该共享数据，或者当前分配的空间过大或过小
22     // 则重新分配空间，并拷贝数据
23     // 注意：该操作在共享的数据块较大时可能会消耗一定的时间
24     if (d->ref != 1 || size > d->alloc || (size < d->size && size < d->alloc >> 1))
25       realloc(qAllocMore(size, sizeof(Data)));
26     if (d->alloc >= size) {
27       d->size = size;
28       if (d->data == d->array) {
29         d->array[size] = '/0';
30       }
31     }
32   }
33 }

现在让我们来看看如何使用QSharedData和QSharedDataPointer来创建自己的共享数据对象。

 1 // 首先创建一个数据对象，需要继承自QShareData，因为其提供了引用计数器的功能
 2 class SharedData: public QSharedData
 3 {
 4 public:
 5   SharedData()
 6     : QSharedData()
 7     , var(0)
 8   {}
 9   SharedData(const SharedData &other)
10     : QSharedData(other)
11     , var(other.var)
12   {}
13   int var;
14 };
15 // 然后创建数据操作者
16 class DataOwner
17 {
18 public:
19   DataOwner()
20   : d(new SharedData)
21   {}
22   DataOwner(int var)
23   : d(new SharedData)
24   {
25     // 对于写操作，运算符->会在需要时自动拷贝共享数据
26     d->var = var;
27   }
28 private:
29   // 模板类QSharedDataPointer隐藏了隐式共享的实现细节，因此没必要创建拷贝构造函数和赋值运算符
30   QSharedDataPointer<SharedData> d;
31 };

相当简单，没错吧！好了，有兴趣的朋友可以用QExplicitlySharedDataPointer来创建显式的数据共享;)