Qt核心剖析：信息隐藏(3)

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前面我们已经看到了怎样使用标准的 C++ 代码以及 Qt 提供的 API 来达到信息隐藏这一目标。下面我们来看一下 Qt 是如何实现的。

还是以 QObject 的源代码作为例子。先打开 qobject.h，找到 QObjectData 这个类的声明。具体代码如下所示：

QObjectData {
public:
       virtual ~QObjectData() = 0;
       // others
};

然后在下面就可以找到 QObject 的声明：

class QObject
{
       Q_DECLARE_PRIVATE(QObject)
public:
       Q_INVOKABLE explicit QObject(QObject *parent=0);
protected:
       QObject(QObjectPrivate &dd, QObject *parent = 0);
       QScopedPointer d_ptr;
       // others
}

注意，这里我们只是列出了我们所需要的代码，并且我的 Qt 版本是 2010.03。这部分代码可能会随着不同的 Qt 版本所有不同。

首先先了解一下 Qt 的设计思路。既然每个类都应该把自己的数据放在一个 private 类中，那么，为什么不把这个操作放在几乎所有类的父类 QObject 中呢？所以，Qt 实际上是用了这样一个思路，实现了我们前面介绍的数据隐藏机制。

首先回忆一下，我们前面说的 D-Pointer 需要有一个 private 或者 protected 的指向自己数据类的指针。在 QObject 中，

QScopedPointer d_ptr;

就扮演了这么一个角色。或许，你可以把它理解成

QObjectData *d_ptr;

这不就和我们前面说的 D-Pointer 技术差不多了？QScopedPointer 是 Qt 提供的一个辅助类，这个类保存有一个指针，它的行为类似于一种智能指针：它能够保证在这个作用域结束后，里面的所有指针都能够被自动 delete 掉。也就是说，它其实就是一个比普通指针更多功能的指针。而这个指针被声明成 protected 的，也就是只有它本身以及其子类才能够访问到它。这就提供了让子类不必须声明这个 D-Pointer 的可能。

那么，前面我们说，QObjectData 这种数据类不应该放在公开的头文件中，可 Qt 怎么把它放进来了呢？这样做的用途是，QObject 的子类的数据类都可能继承自这个 QObjectData。这个类有一个纯虚的析构函数。没有实现代码，保证了这个类不能被初始化；虚的析构函数，保证了其子类都能够被正确的析构。

回到我们前面说明的 Q_DECLARE_PRIVATE 这个宏：

#define Q_DECLARE_PRIVATE(Class) \
        inline Class##Private* d_func() { return reinterpret_cast(qGetPtrHelper(d_ptr)); } \
        inline const Class##Private* d_func() const { return reinterpret_cast(qGetPtrHelper(d_ptr)); } \
        friend class Class##Private;

我们把代码中的 Q_DECLARE_PRIVATE(QObject) 展开看看是什么东西：

inline QObjectPrivate* d_func() { return reinterpret_cast(qGetPtrHelper(d_ptr)); }
    inline const QObjectPrivate* d_func() const { return reinterpret_cast(qGetPtrHelper(d_ptr)); }
    friend class QObjectPrivate;

清楚是清楚，只是这个 QObjectPrivate 是哪里来的？既然是 Private，那么它肯定不会在公开的头文件中。于是我们立刻想到到 qobject.cpp 或者是 qobject_p.h 中寻找。终于，我们在 qobject_p.h 中找到了这个类的声明：

class Q_CORE_EXPORT QObjectPrivate : public QObjectData
    {
        Q_DECLARE_PUBLIC(QObject)

public:
        QObjectPrivate(int version = QObjectPrivateVersion);
        virtual ~QObjectPrivate();
        // others
}

这个类是继承 QObjectData 的！想想也是，因为我们说过，QObjectData 是不能被实例化的，如果要使用，必须创建它的一个子类。显然，QObjectPrivate 就扮演了这么一个角色了。不仅如此，我们还在这里看到了熟悉的 Q_DECLARE_PUBLIC 宏。好在我们已经知道它的含义了。

在 qobject.cpp 中，我们看一下 QObject 的构造函数：

QObject::QObject(QObject *parent)
        : d_ptr(new QObjectPrivate)
{
      // others
}

QObject::QObject(QObjectPrivate &dd, QObject *parent)
        : d_ptr(&dd)
{
       // others
}

第一个构造函数就是我们经常见到的那个。它使用自己创建的 QObjectPrivate 指针对 d_ptr 初始化。第二个构造函数使用传入的 QObjectPrivate 对象，但它是 protected 的，也就是说，你不能在外部类中使用这个构造函数。那么这个构造函数有什么用呢？我们来看一下 QWidget 的代码：

class QWidget : public QObject, public QPaintDevice
{
        Q_OBJECT
        Q_DECLARE_PRIVATE(QWidget)
        // others
}

QWidget 是 QObject 的子类，然后看它的构造函数：

QWidget::QWidget(QWidget *parent, Qt::WindowFlags f)
        : QObject(*new QWidgetPrivate, 0), QPaintDevice()
{
        QT_TRY {
            d_func()->init(parent, f);
        } QT_CATCH(...) {
            QWidgetExceptionCleaner::cleanup(this, d_func());
            QT_RETHROW;
        }
}

它调用了那个QObject 的 protected 构造函数，并且传入一个 QWidgetPrivate ！这个 QWidgetPrivate 显然继承了 QObjectPrivate。于是我们已经明白，为什么 QWidget 中找不到 d_ptr 了，因为所有的 d_ptr 都已经在父类 QObject 中定义好了！尝试展开一下 Q_DECLARE_PRIVATE 宏，你就能够发现，它实际上把父类的 QObjectPrivate 指针偷偷地转换成了 QWidgetPrivate 的指针。这个就是前面说的 Qt 的设计思路。

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