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  • Qt浅谈之一:内存泄露(总结)

    https://blog.csdn.net/taiyang1987912/article/details/29271549

    一、简介

           Qt内存管理机制:Qt 在内部能够维护对象的层次结构。对于可视元素,这种层次结构就是子组件与父组件的关系;对于非可视元素,则是一个对象与另一个对象的从属关系。在 Qt 中,在 Qt 中,删除父对象会将其子对象一起删除。

           C++中delete 和 new 必须配对使用(一 一对应):delete少了,则内存泄露,多了麻烦更大。Qt中使用了new却很少delete,因为QObject的类及其继承的类,设置了parent(也可在构造时使用setParent函数或parent的addChild)故parent被delete时,这个parent的相关所有child都会自动delete,不用用户手动处理。但parent是不区分它的child是new出来的还是在栈上分配的。这体现delete的强大,可以释放掉任何的对象,而delete栈上对象就会导致内存出错,这需要了解Qt的半自动的内存管理。另一个问题:child不知道它自己是否被delete掉了,故可能会出现野指针。那就要了解Qt的智能指针QPointer。
    二、关联图

    (1)Linux内存图,主要了解堆栈上分配内存的不同方式。


    (2)在Qt中,最基础和核心的类是:QObject,QObject内部有一个list,会保存children,还有一个指针保存parent,当自己析构时,会自己从parent列表中删除并且析构所有的children。

    三、详解

    1、Qt的半自动化的内存管理

    (1)QObject及其派生类的对象,如果其parent非0,那么其parent析构时会析构该对象。

    (2)QWidget及其派生类的对象,可以设置 Qt::WA_DeleteOnClose 标志位(当close时会析构该对象)。

    (3)QAbstractAnimation派生类的对象,可以设置 QAbstractAnimation::DeleteWhenStopped。

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

    (5)父子关系:父对象、子对象、父子关系。这是Qt中所特有的,与类的继承关系无关,传递参数是与parent有关(基类、派生类,或父类、子类,这是对于派生体系来说的,与parent无关)。

    2、内存问题例子

        例子一

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

    分析:(1)label 既没有指定parent,也没有对其调用delete,所以会造成内存泄漏。书中的这种小例子也会出现指针内存的问题。
    改进方式:(1)分配对象到栈上而不是堆上

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

    (2)设置标志位,close()后会delete label。

    label->setAttribute(Qt::WA_DeleteOnClose);

    (3)new后手动delete

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

        例子二

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

    运行:

    分析:程序崩溃,因为label被close时,delete &label;但label对象是在栈上分配的内存空间,delete栈上的地址会出错。

    有些朋友理解为label被delete两次而错误,可以测试QLabel label("Hello Qt!"); label.show();delete &label;第一次delete就会出错。

        例子三

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


    分析:Object内部有一个list,会保存children,还有一个指针保存parent,当自己析构时,会自己从parent列表中删除并且析构所有的children。

    w比label先被析构,当w被析构时,会删除chilren列表中的对象label,但label是分配到栈上的,因delete栈上的对象而出错。

    改进方式:(1)调整一下顺序,确保label先于其parent被析构,label析构时将自己从父对象的列表中移除自己,w析构时,children列表中就不会有分配在stack中的对象了。

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


    (2)将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:野指针

        #include <QApplication>
        #include <QLabel>
        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");     //野指针
           return app.exec();
        }

    (上述程序不显示Label,仅作测试)

    分析:程序异常结束,delete w时会delete label,label成为野指针,调用label->setText("go");出错。

    改进方式:QPointer智能指针

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

        例子五:deleteLater

          当一个QObject正在接受事件队列时如果中途被你销毁掉了,就是出现问题了,所以QT中建大家不要直接Delete掉一个QObject,如果一定要这样做,要使用QObject的deleteLater()函数,它会让所有事件都发送完一切处理好后马上清除这片内存,而且就算调用多次的deletelater也不会有问题。

    发送一个删除事件到事件系统:

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

    3、智能指针

            如果没有智能指针,程序员必须保证new对象能在正确的时机delete,四处编写异常捕获代码以释放资源,而智能指针则可以在退出作用域时(不管是正常流程离开或是因异常离开)总调用delete来析构在堆上动态分配的对象。

    Qt家族的智能指针:

    智能指针
        
        

    引入

    QPointer
        

    Qt Object 模型的特性(之一)
    注意:析构时不会delete它管理的资源
        

    QSharedPointer
        

    带引用计数
        

    Qt4.5

    QWeakPointer
        
        

    Qt4.5

    QScopedPointer
        
        

    Qt4.6

    QScopedArrayPointer
        

    QScopedPointer的派生类
        

    Qt4.6

    QSharedDataPointer
        

    用来实现Qt的隐式共享(Implicit Sharing)
        

    Qt4.0

    QExplicitlySharedDataPointer
        

    显式共享
        

    Qt4.4

        
        

    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是一个模板类。它很类似一个普通的指针,不同之处在于,QPointer 可以监视动态分配空间的对象,并且在对象被 delete 的时候及时更新。

         QPointer的现实原理:在QPointer保存了一个QObject的指针,并把这个指针的指针(双指针)交给全局变量管理,而QObject 在销毁时(析构函数,QWidget是通过自己的析构函数的,而不是依赖QObject的)会调用QObjectPrivate::clearGuards 函数来把全局 GuardHash 的那个双指针置为*零,因为是双指针的问题,所以QPointer中指针当然也为零了。用isNull 判断就为空了。

            // QPointer 表现类似普通指针
            QDate *mydate = new QDate(QDate::currentDate());
            QPointer mypointer = mydata;
            mydate->year();    // -> 2005
            mypointer->year(); // -> 2005
              
            // 当对象 delete 之后,QPointer 会有不同的表现
            delete mydate;
              
            if(mydate == NULL)
                printf("clean pointer");
            else
                printf("dangling pointer");
            // 输出 dangling pointer
              
            if(mypointer.isNull())
                printf("clean pointer");
            else
                printf("dangling pointer");
            // 输出 clean pointer

    (2)std::auto_ptr

            // QPointer 表现类似普通指针
            QDate *mydate = new QDate(QDate::currentDate());
            QPointer mypointer = mydata;
            mydate->year();    // -> 2005
            mypointer->year(); // -> 2005
              
            // 当对象 delete 之后,QPointer 会有不同的表现
            delete mydate;
              
            if(mydate == NULL)
                printf("clean pointer");
            else
                printf("dangling pointer");
            // 输出 dangling pointer
              
            if(mypointer.isNull())
                printf("clean pointer");
            else
                printf("dangling pointer");
            // 输出 clean pointe

    auto_ptr被销毁时会自动删除它指向的对象。

    std::auto_ptr<QLabel> label(new QLabel("Hello Dbzhang800!"));

    (3)其他的类参考相应文档。

    4、自动垃圾回收机制
    (1)QObjectCleanupHandler

          Qt 对象清理器是实现自动垃圾回收的很重要的一部分。QObjectCleanupHandler可以注册很多子对象,并在自己删除的时候自动删除所有子对象。同时,它也可以识别出是否有子对象被删 除,从而将其从它的子对象列表中删除。这个类可以用于不在同一层次中的类的清理操作,例如,当按钮按下时需要关闭很多窗口,由于窗口的 parent 属性不可能设置为别的窗口的 button,此时使用这个类就会相当方便。

        #include <QApplication>
        #include <QObjectCleanupHandler>
        #include <QPushButton>
         
        int main(int argc, char* argv[])
        {
           QApplication app(argc, argv);
           // 创建实例
           QObjectCleanupHandler *cleaner = new QObjectCleanupHandler;
           // 创建窗口
           QPushButton *w = new QPushButton("Remove Me");
           w->show();
           // 注册第一个按钮
           cleaner->add(w);
           // 如果第一个按钮点击之后,删除自身
           QObject::connect(w, SIGNAL(clicked()), w, SLOT(deleteLater()));
           // 创建第二个按钮,注意,这个按钮没有任何动作
           w = new QPushButton("Nothing");
           cleaner->add(w);
           w->show();
           // 创建第三个按钮,删除所有
           w = new QPushButton("Remove All");
           cleaner->add(w);
           QObject::connect(w, SIGNAL(clicked()), cleaner, SLOT(deleteLater()));
           w->show();
           return app.exec();
        }

           

          在上面的代码中,创建了三个仅有一个按钮的窗口。第一个按钮点击后,会删除掉自己(通过 deleteLater() 槽),此时,cleaner 会自动将其从自己的列表中清除。第三个按钮点击后会删除 cleaner,这样做会同时删除掉所有未关闭的窗口。

    (2)引用计数
      应用计数是最简单的垃圾回收实现:每创建一个对象,计数器加 1,每删除一个则减 1。

        class CountedObject : public QObject
        {
            Q_OBJECT
        public:
            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的信号槽机制,在对象销毁的时候自动减少计数器的值。但是,我们的实现并不能防止对象创建的时候调用了两次attach()。

    (3)记录所有者

         更合适的实现是,不仅仅记住有几个对象持有引用,而且要记住是哪些对象。例如:

         class CountedObject : public QObject
         {
            public:
               CountedObject() {}
              
               void attach(QObject *obj) {
                 // 检查所有者
                 if(obj == 0)
                   return;
                 // 检查是否已经添加过
                 if(owners.contains(obj))
                   return;
                 // 注册
                 owners.append(obj);
                 connect(obj, SIGNAL(destroyed(QObject*)), this, SLOT(detach(QObject*)));
               }  
            public slots:
               void detach(QObject *obj) {
                 // 删除
                 owners.removeAll(obj);
                 // 如果最后一个对象也被 delete,删除自身
                 if(owners.size() == 0)
                    delete this;
                }   
            private:
                QList owners;
        };

            现在我们的实现已经可以做到防止一个对象多次调用 attach() 和 detach() 了。然而,还有一个问题是,我们不能保证对象一定会调用 attach() 函数进行注册。毕竟,这不是 C++ 内置机制。有一个解决方案是,重定义 new 运算符(这一实现同样很复杂,不过可以避免出现有对象不调用 attach() 注册的情况)。

    四、总结
          Qt 简化了我们对内存的管理,但是,由于它会在不太注意的地方调用 delete,所以,使用时还是要当心。

    五、参考

        http://doc.qt.nokia.com/4.7/qobject.html

        http://www.cuteqt.com/blog/?p=824
        http://blog.csdn.net/dbzhang800/article/details/6300025
        http://blog.csdn.net/dbzhang800/article/details/6403285
        http://devbean.blog.51cto.com/448512/526734/

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/Vancamel/p/11217979.html
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