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Qt淺談之一:內(nèi)存泄露

Qt內(nèi)存管理機制:Qt 在內(nèi)部能夠維護對象的層次結(jié)構(gòu)。對于可視元素,這種層次結(jié)構(gòu)就是子組件與父組件的關(guān)系;對于非可視元素,則是一個對象與另一個對象的從屬關(guān)系。在 Qt 中,在 Qt 中,刪除父對象會將其子對象一起刪除。

C++中delete 和 new 必須配對使用(一 一對應(yīng)):delete少了,則內(nèi)存泄露,多了麻煩更大。Qt中使用了new卻很少delete,因為QObject的類及其繼承的類,設(shè)置了parent(也可在構(gòu)造時使用setParent函數(shù)或parent的addChild)故parent被delete時,這個parent的相關(guān)所有child都會自動delete,不用用戶手動處理。但parent是不區(qū)分它的child是new出來的還是在棧上分配的。這體現(xiàn)delete的強大,可以釋放掉任何的對象,而delete棧上對象就會導(dǎo)致內(nèi)存出錯,這需要了解Qt的半自動的內(nèi)存管理。另一個問題:child不知道它自己是否被delete掉了,故可能會出現(xiàn)野指針。那就要了解Qt的智能指針QPointer。


(相關(guān)資料圖)

二、關(guān)聯(lián)圖

(1)Linux內(nèi)存圖,主要了解堆棧上分配內(nèi)存的不同方式。

(2)在Qt中,最基礎(chǔ)和核心的類是:QObject,QObject內(nèi)部有一個list,會保存children,還有一個指針保存parent,當(dāng)自己析構(gòu)時,會自己從parent列表中刪除并且析構(gòu)所有的children。

三、詳解

1、Qt的半自動化的內(nèi)存管理

(1)QObject及其派生類的對象,如果其parent非0,那么其parent析構(gòu)時會析構(gòu)該對象。

(2)QWidget及其派生類的對象,可以設(shè)置 Qt::WA_DeleteOnClose 標(biāo)志位(當(dāng)close時會析構(gòu)該對象)。

(3)QAbstractAnimation派生類的對象,可以設(shè)置 QAbstractAnimation::DeleteWhenStopped。

(4)QRunnable::setAutoDelete()、MediaSource::setAutoDelete()。

(5)父子關(guān)系:父對象、子對象、父子關(guān)系。這是Qt中所特有的,與類的繼承關(guān)系無關(guān),傳遞參數(shù)是與parent有關(guān)(基類、派生類,或父類、子類,這是對于派生體系來說的,與parent無關(guān))。

2、內(nèi)存問題例子

例子一

#include #include int main(int argc, char *argv[]){QApplication a(argc, argv);QLabel *label = new QLabel("Hello Qt!");label->show();return ();}

分析:(1)label 既沒有指定parent,也沒有對其調(diào)用delete,所以會造成內(nèi)存泄漏。書中的這種小例子也會出現(xiàn)指針內(nèi)存的問題。

改進方式:(1)分配對象到棧上而不是堆上

#include #include int main(int argc, char *argv[]){QApplication a(argc, argv);QLabel label("Hello Qt!");();return ();}

(2)設(shè)置標(biāo)志位,close()后會delete label。

label->setAttribute(Qt::WA_DeleteOnClose);

(3)new后手動delete

#include #include int main(int argc, char *argv[]){int ret = 0;QApplication a(argc, argv);QLabel *label = new QLabel("Hello Qt!");label->show();ret = ();delete label;return ret;}

例子二

#include #include int main(int argc, char *argv[]){QApplication app(argc, argv);QLabel label("Hello Qt!");();(Qt::WA_DeleteOnClose);return ();}

運行:

分析:程序崩潰,因為label被close時,delete &label;但label對象是在棧上分配的內(nèi)存空間,delete棧上的地址會出錯。

有些朋友理解為label被delete兩次而錯誤,可以測試QLabel label("Hello Qt!"); ();delete &label;第一次delete就會出錯。

例子三

#include #include int main(int argc, char* argv[]){QApplication app(argc, argv);QLabel label("Hello Qt!");QWidget w;(&w);();return ();}

分析:Object內(nèi)部有一個list,會保存children,還有一個指針保存parent,當(dāng)自己析構(gòu)時,會自己從parent列表中刪除并且析構(gòu)所有的children。

w比label先被析構(gòu),當(dāng)w被析構(gòu)時,會刪除chilren列表中的對象label,但label是分配到棧上的,因delete棧上的對象而出錯。

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改進方式:(1)調(diào)整一下順序,確保label先于其parent被析構(gòu),label析構(gòu)時將自己從父對象的列表中移除自己,w析構(gòu)時,children列表中就不會有分配在stack中的對象了。

#include #include int main(int argc, char* argv[]){QApplication app(argc, argv);QWidget w;QLabel label("Hello Qt!");(&w);();return ();}

(2)將label分配到堆上

QLabel *label = new QLabel("Hello Qt!");label->setParent(&w)

或者QLabel *label = new QLabel("Hello Qt!",this);

例子四:野指針

#include #include int main(int argc, char* argv[]){QApplication app(argc, argv);QWidget *w = new QWidget;QLabel *label = new QLabel("Hello Qt!");label->setParent(w);w->show();delete w;label->setText("go"); //野指針return ();}

(上述程序不顯示Label,僅作測試)

分析:程序異常結(jié)束,delete w時會delete label,label成為野指針,調(diào)用label->setText("go");出錯。

改進方式:QPointer智能指針

#include #include #include int main(int argc, char* argv[]){QApplication app(argc, argv);QWidget *w = new QWidget;QLabel *label = new QLabel("Hello Qt!");label->setParent(w);QPointerp = label;w->show();delete w;if (!()) {label->setText("go");}return ();}

例子五:deleteLater

當(dāng)一個QObject正在接受事件隊列時如果中途被你銷毀掉了,就是出現(xiàn)問題了,所以QT中建大家不要直接Delete掉一個QObject,如果一定要這樣做,要使用QObject的deleteLater()函數(shù),它會讓所有事件都發(fā)送完一切處理好后馬上清除這片內(nèi)存,而且就算調(diào)用多次的deletelater也不會有問題。

發(fā)送一個刪除事件到事件系統(tǒng):

void QObject::deleteLater(){QCoreApplication::postEvent(this, new QEvent(QEvent::DeferredDelete));}

3、智能指針

如果沒有智能指針,程序員必須保證new對象能在正確的時機delete,四處編寫異常捕獲代碼以釋放資源,而智能指針則可以在退出作用域時(不管是正常流程離開或是因異常離開)總調(diào)用delete來析構(gòu)在堆上動態(tài)分配的對象。

Qt家族的智能指針:

智能指針

引入

QPointer

Qt Object 模型的特性(之一)

注意:析構(gòu)時不會delete它管理的資源

QSharedPointer

帶引用計數(shù)

QWeakPointer

QScopedPointer

QScopedArrayPointer

QScopedPointer的派生類

QSharedDataPointer

用來實現(xiàn)Qt的隱式共享(Implicit Sharing)

QExplicitlySharedDataPointer

顯式共享

std::auto_ptr

std::shared_ptr

std::tr1::shared_ptr

C++0x

std::weak_ptr

std::tr1::weak_ptr

C++0x

std::unique_ptr

boost::scoped_ptr

C++0x

(1)QPointer

QPointer是一個模板類。它很類似一個普通的指針,不同之處在于,QPointer 可以監(jiān)視動態(tài)分配空間的對象,并且在對象被 delete 的時候及時更新。

QPointer的現(xiàn)實原理:在QPointer保存了一個QObject的指針,并把這個指針的指針(雙指針)交給全局變量管理,而QObject 在銷毀時(析構(gòu)函數(shù),QWidget是通過自己的析構(gòu)函數(shù)的,而不是依賴QObject的)會調(diào)用QObjectPrivate::clearGuards 函數(shù)來把全局 GuardHash 的那個雙指針置為*零,因為是雙指針的問題,所以QPointer中指針當(dāng)然也為零了。用isNull 判斷就為空了。

// QPointer 表現(xiàn)類似普通指針QDate *mydate = new QDate(QDate::currentDate());QPointer mypointer = mydata;mydate->year(); // ->2005mypointer->year(); // ->2005// 當(dāng)對象 delete 之后,QPointer 會有不同的表現(xiàn)delete mydate;if(mydate == NULL)printf("clean pointer");elseprintf("dangling pointer");// 輸出 dangling pointerif(())printf("clean pointer");elseprintf("dangling pointer");// 輸出 clean pointer

(2)std::auto_ptr

// QPointer 表現(xiàn)類似普通指針QDate *mydate = new QDate(QDate::currentDate());QPointer mypointer = mydata;mydate->year(); // ->2005mypointer->year(); // ->2005// 當(dāng)對象 delete 之后,QPointer 會有不同的表現(xiàn)delete mydate;if(mydate == NULL)printf("clean pointer");elseprintf("dangling pointer");// 輸出 dangling pointerif(())printf("clean pointer");elseprintf("dangling pointer");// 輸出 clean pointeauto_ptr被銷毀時會自動刪除它指向的對象。std::auto_ptrlabel(new QLabel("Hello Dbzhang800!"));

(3)其他的類參考相應(yīng)文檔。

4、自動垃圾回收機制

(1)QObjectCleanupHandler

Qt 對象清理器是實現(xiàn)自動垃圾回收的很重要的一部分。QObjectCleanupHandler可以注冊很多子對象,并在自己刪除的時候自動刪除所有子對象。同時,它也可以識別出是否有子對象被刪 除,從而將其從它的子對象列表中刪除。這個類可以用于不在同一層次中的類的清理操作,例如,當(dāng)按鈕按下時需要關(guān)閉很多窗口,由于窗口的 parent 屬性不可能設(shè)置為別的窗口的 button,此時使用這個類就會相當(dāng)方便。

#include #include #include int main(int argc, char* argv[]){QApplication app(argc, argv);// 創(chuàng)建實例QObjectCleanupHandler *cleaner = new QObjectCleanupHandler;// 創(chuàng)建窗口QPushButton *w = new QPushButton("Remove Me");w->show();// 注冊第一個按鈕cleaner->add(w);// 如果第一個按鈕點擊之后,刪除自身QObject::connect(w, SIGNAL(clicked()), w, SLOT(deleteLater()));// 創(chuàng)建第二個按鈕,注意,這個按鈕沒有任何動作w = new QPushButton("Nothing");cleaner->add(w);w->show();// 創(chuàng)建第三個按鈕,刪除所有w = new QPushButton("Remove All");cleaner->add(w);QObject::connect(w, SIGNAL(clicked()), cleaner, SLOT(deleteLater()));w->show();return ();}

在上面的代碼中,創(chuàng)建了三個僅有一個按鈕的窗口。第一個按鈕點擊后,會刪除掉自己(通過 deleteLater() 槽),此時,cleaner 會自動將其從自己的列表中清除。第三個按鈕點擊后會刪除 cleaner,這樣做會同時刪除掉所有未關(guān)閉的窗口。

(2)引用計數(shù)

應(yīng)用計數(shù)是最簡單的垃圾回收實現(xiàn):每創(chuàng)建一個對象,計數(shù)器加 1,每刪除一個則減 1。

class CountedObject : public QObject{Q_OBJECTpublic:CountedObject(){ctr=0;}void attach(QObject *obj){ctr++;connect(obj, SIGNAL(destroyed(QObject*)), this, SLOT(detach()));}public slots:void detach(){ctr--;if(ctr <= 0)delete this;}private:int ctr;};

利用Qt的信號槽機制,在對象銷毀的時候自動減少計數(shù)器的值。但是,我們的實現(xiàn)并不能防止對象創(chuàng)建的時候調(diào)用了兩次attach()。

(3)記錄所有者

更合適的實現(xiàn)是,不僅僅記住有幾個對象持有引用,而且要記住是哪些對象。例如:

class CountedObject : public QObject{public:CountedObject() {}void attach(QObject *obj) {// 檢查所有者if(obj == 0)return;// 檢查是否已經(jīng)添加過if((obj))return;// 注冊(obj);connect(obj, SIGNAL(destroyed(QObject*)), this, SLOT(detach(QObject*)));}public slots:void detach(QObject *obj) {// 刪除(obj);// 如果最后一個對象也被 delete,刪除自身if(() == 0)delete this;}private:QList owners;};

現(xiàn)在我們的實現(xiàn)已經(jīng)可以做到防止一個對象多次調(diào)用 attach() 和 detach() 了。然而,還有一個問題是,我們不能保證對象一定會調(diào)用 attach() 函數(shù)進行注冊。畢竟,這不是 C++ 內(nèi)置機制。有一個解決方案是,重定義 new 運算符(這一實現(xiàn)同樣很復(fù)雜,不過可以避免出現(xiàn)有對象不調(diào)用 attach() 注冊的情況)。

Qt 簡化了我們對內(nèi)存的管理,但是,由于它會在不太注意的地方調(diào)用 delete,所以,使用時還是要當(dāng)心。

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