Qt的内存管理机制
当我们在使用qt时不可避免得需要接触到内存的分配和使用,即使是在使用python,golang这种带有自动垃圾回收器(gc)的语言时我们仍然需要对qt的内存管理机制有所了解,以更加清楚的认识qt对象的生命周期并在适当的时机加以控制或者避免进入陷阱。
这篇文章里我们将学习qobject & parent对象管理机制,以及qwidget与内存管理这两点qt的基础知识。
qobject和内存管理
在qt中,我们可以大致把对象分为两类,一类是qobject
和它的派生类;另一类则是普通的c++类。
对于第二种对象,它的生命周期与管理和普通的c++类基本没有区别,而qobject
和它的派生类则有以下的显著区别:
-
qobject
和其派生类可以使用signal/slot机制 - 它们一般会有一个
parent
父对象的指针,用于内存管理(后面重点说明) - 对于
qwidget
和其派生类来说,内存管理要稍微复杂一些,因为qwidget
需要和eventloop高度配合才能工作(后面也会重点说明)
signal和slot一般来说并不会对内存管理产生影响,但是对close()
槽的处理会对qwidget
产生一些影响,所以我们放在后面讲解。
那么先来看一下qobject和parent机制。
qobject的parent
我们时常能看到qwidget或者其他的控件的构造函数中有一项参数parent
,默认值都为null,例如:
qlineedit(const qstring &contents, qwidget *parent = nullptr); qwidget(qwidget *parent = nullptr, qt::windowflags f = ...);
这个parent
的作用就在于使当前的对象实例加入parent指定的qobject及其派生类的children中,当一个qobject被delete或者调用了它的析构函数时,所有加入的children也会全部被析构。
如果parent
设置为null,会有如下的情况:
- 如果是构造时直接指定了null,那么当前实例不会有父对象存在,qt也不能自动析构该实例除非实例超出作用域导致析构函数被调用,或者用户在恰当的实际使用
delete
操作符或者使用deletelater
方法; - 如果已经指定了非null的
parent
,这时将它设置成了null,那么当前实例会从父对象的children中删除,不再受到qobject & parent机制的影响; - 对于
qwidget
,parent
为null时代表其为一个顶层窗口,也可以就是独立于其他widget在系统任务栏单独出现的widget,对于永远都是顶层窗口的widget,例如qdialog
,当parent
不为null时他会显示在父widget中心区域的上层; - 如果
qwidget
的parent
为null或是其他值,在其加入布局管理器或者qmainwindow
设置widget时,会自动将parent
设置为相应的父widget,在父控件销毁时这些子控件以及布局管理器对象会一并销毁。
所以我们可以看出,qobject对象实际上拥有一颗类实例关系树,在树中保存了所有通过指定parent
注册的子对象,而子对象里又保存有其子对象的关系树,所以当一个父对象被销毁时,所有依赖或间接依赖于它的对象都会被正确的释放,使用者无需手动管理这些资源的释放操作。
基于此原理,我们可以放心的让qt管理资源,这里有几个建议:
- 对于qobject及其派生类,如果彼此之间存在一定联系,则应该尽量指定parent,对于
qwidget
应该指定parent或者加入布局管理器由管理器自动设置parent。 - 对象只需要在局部作用域存在时可以选择不进行内存分配,利用局部作用域变量的生命周期自动清理资源。
- 对于非
qwidget
的对象来说,如果不指定非nullparent
,则需要自己管理对象资源。qwidget
比较特殊,我们在下一节讲解。 - 对于在局部作用域上创建的父对象及其子对象,要注意对象销毁的顺序,因为父对象销毁时也会销毁子对象,当子对象会在父对象之后被销毁时会引发double free。
qwidget和内存的释放
qwidget
也是qobject
的子类,所以在parent机制上是没有区别的,然而实际使用时我们更多的是使用“关闭”(close)而不是delete去删除控件,所以差异就出现了。
先提一下widget关闭的流程,首先用户触发close()
槽,然后qt向widget发送qcloseevent
,默认的qcloseevent
会做如下处理:
- 将widget隐藏,也就是
hide()
; - 如果有设置
qt::wa_deleteonclose
,那么会接着调用widget的析构函数
我们可以看到,widget的关闭实际是将其隐藏,而没有释放内存,虽然我们有时会重写closeevent
但也不会手动释放widget。
看一个因为close机制导致的内存泄漏的例子,我们在button被单击后弹出某个自定义对话框:
button.connectclicked(func (_ bool) { dialog := newmydialog() dialog.exec() })
因为dialog在close时会被隐藏,而且没有设置deleteonclose
,所以qt不会去释放dialog,而用户也无法回收dialog的资源,也行你会说golang的gc不是能处理这种情况吗,然而遗憾的是gc并不能处理cgo分配的资源,所以如果你期望gc做善后的话恐怕要失望了,每次点击按钮后内存用量都会增加一点,没错,内存泄露了。
那么给dialog设置一个parent,像这样,会如何呢?
dialog.setparent(self)
遗憾的是,并没有什么区别,因为这样只是把dialog加入父控件的children,并没有删除dialog,只有父对象被销毁时内存才会真正释放。
解决办法也有三个。
第一种是使用deletelater
,例如:
dialog.deletelater()
这会通知qt的eventloop在下次进入主循环的时候析构dialog,这样一来确实解决了内存泄露,不过缺点是会有不可预测的延迟存在,有时候延迟是难以接受的。
第二种是手动删除widget,适用于parent为null的场合:
c++:
delete dialog;
golang:
dialog.destroymydialog()
说明一下,destroytype
也是qtmoc生产的帮助函数,因为golang没有析构函数的概念,所以goqt使用生成的该帮助函数显示调用底层c++对象的析构函数。
第三种比较简单,对于单纯显示而不需要和父控件做交互的widget,直接设置deleteonclose
即可,close时widget会被自动析构。
当然对于pyqt5来说并不会存在如上的问题,sip库能很好的与python的gc一起工作。唯一需要注意的是有时底层c++对象已经被释放,但是上层python对象依然存在,这时使用该对象将导致抛错。
总结
qt提供了一套方便的机制帮助我们进行内存和资源管理,使我们从繁重的劳动中得到了部分的解放,但同时也要注意到那些很容易坑,这样才能写出健壮的正确执行的程序。
如有错误之处,欢迎批评指正。
参考:
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