Qt中的Q_D宏和d指针

 _ZTS7QObject

一、Q_D的在文件中的提法

　　Q_D的设置意在方便地获取私有类指针，文件为qglobal.h。下面的##是宏定义的连字符。假设类名是A，那么A##Private翻译过来就是APrivate。

 #define Q_D(Class) Class##Private * const d = d_func()

　　d_func()函数如下实现：

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

　　这里的d_func()虽然在宏里面，但是如果代入具体的类型，这里面就变成了以Class##Private的私有类指针为返回值，以func为函数名的函数。这里的qGetPtrHelper是

 template <typename T> static inline T *qGetPtrHelper(T *ptr) { return ptr; }

　　这个模板函数里面里的T要套入某个具体的类。上面的那个Q_DECLARE_PRIVATE里面的就成了这个模板类的一个调用。这个模板类就是把这个类指针转换成了静态的。有了上面的这三段代码，如果想在某个类A里面声明一个私有类，直接来一个Q_D(A),再Q_DECLARE_PRIVATE(A)就可以了。

二、宏和模板的展开

　　展开前一个宏和后一个宏的一部分，成了

 #define Q_D(A) APrivate *const d= d_func()

 inline APrivate* d_func() { return reinterpret_cast<APrivate *>(qGetPtrHelper((d_ptr));}

　　上面这个函数qGetPtrHelper调用的输入值是QObject类里面的一个成员变量，d_ptr指针，定义如下：

     QScopedPointer<QObjectData> d_ptr;

　　根据模板函数调用返回的仍然是一个QScopedPointer<QObjectData>类型的变量，也就是一个指向QObjectData类型的智能限域指针。最后调用reinterpret_cast重新解释前面得到的指针，把它变成指向APrivate类型的。

　　这里的QObjectData的定义也在QObject里面

 class Q_CORE_EXPORT QObjectData {
 public:
     virtual ~QObjectData() = ;
     QObject *q_ptr;
     QObject *parent;
     QObjectList children;

     uint isWidget : ;
     uint blockSig : ;
     uint wasDeleted : ;
     uint isDeletingChildren : ;
     uint sendChildEvents : ;
     uint receiveChildEvents : ;
     uint isWindow : ; //for QWindow
     uint unused : ;
     int postedEvents;
     QDynamicMetaObjectData *metaObject;
     QMetaObject *dynamicMetaObject() const;
 };

　　至于QScopedPointer，有点复杂，核心思想是一个不需要自己销毁的指针。

三、继承和调用

　　自己写一个类MyQFileSystemModel继承QFileSystemModel，在MyQFileSystemModel中使用Q_D宏，会出现错误：

 C:\Qt\Qt5.9.2\5.9.\mingw53_32\include\QtWidgets/qfilesystemmodel.h: In constructor 'MyQFileSystemModel::MyQFileSystemModel()':
 C:\Qt\Qt5.9.2\5.9.\mingw53_32\include/QtCore/qglobal.h::: error: 'QFileSystemModelPrivate* QFileSystemModel::d_func()' is private
      inline Class##Private* d_func() { return reinterpret_cast<Class##Private *>(qGetPtrHelper(d_ptr)); } \
                             ^
 C:\Qt\Qt5.9.2\5.9.\mingw53_32\include\QtWidgets/qfilesystemmodel.h::: note: in expansion of macro 'Q_DECLARE_PRIVATE'
      Q_DECLARE_PRIVATE(QFileSystemModel)
      ^
 C:\Qt\Qt5.9.2\5.9.\mingw53_32\include/QtCore/qglobal.h::: error: within this context
  #define Q_D(Class) Class##Private * const d = d_func()
                                                       ^
 ..\student\myqfilesystemmodel.cpp::: note: in expansion of macro 'Q_D'
      Q_D(const QFileSystemModel);
      ^
 C:\Qt\Qt5.9.2\5.9.\mingw53_32\include/QtCore/qglobal.h::: warning: unused variable 'd' [-Wunused-variable]
  #define Q_D(Class) Class##Private * const d = d_func()
                                            ^
 ..\student\myqfilesystemmodel.cpp::: note: in expansion of macro 'Q_D'

　　意思是，d_func()是QFileSystemModel这个类里面的私有函数，对于c++的私有函数，子类是不能够继承的。

四、q指针

　　写一个MyQFileSystemModel的私有类MyQFileSystemModelPrivate，就可以使用Q_Q宏，从私有类引用对应的公有类了。

 #ifndef MYQFILESYSTEMMODEL_P_H
 #define MYQFILESYSTEMMODEL_P_H
 #include <myqfilesystemmodel.h>
 class MyQFileSystemModelPrivate;
 class MyQFileSystemModel;
 QT_BEGIN_NAMESPACE
 class MyQFileSystemModelPrivate: public QFileSystemModelPrivate
 {
 public:
     //MyQFileSystemModelPrivate(MyQFileSystemModel * parent):q_ptr(parent){}
 public:
     Q_DECLARE_PUBLIC(MyQFileSystemModel)
     MyQFileSystemModel *q_ptr;
 };
 QT_END_NAMESPACE
 #endif // MYQFILESYSTEMMODEL_P_H

　　这里面需要尤其注意的是，MyQFileSystemModel *q_ptr;这一行是不能少的。c++的static_cast是对被转换的类型有限制的。如果B类继承了A类，那么从B类转换成A类是完全没有问题的。但是，如果想把A类转换成B类，就要求B类里面，问题就出现了，A类可能没有B类那么丰满，转换出来的类可能是残废的，所以一般情况下，这种转换是不能成功的。除非：B类里面包含了一个指向A类的指针。如果把q_ptr指针声明去掉了，会报这个错误：

 C:\Qt\Qt5.9.2\5.9.\mingw53_32\include\QtCore\qglobal.h:: error: invalid static_cast from type 'QObject*' to type 'MyQFileSystemModel*'
      inline Class* q_func() { return static_cast<Class *>(q_ptr); } \
                                                                ^

五、私有类函数调用

　　Qt中的公有类和私有类关系密切，私有类的函数是不能够直接使用的。要是想用，一定要通过其他类调用。在Qt编译的时候，QFileSystemModel.h是一堆声明，会导出很多函数到QtWidget.dll里面去。值得注意的是，这里导出的只是这个文件里所声明的类、函数和变量，而不会导出只在私有类头文件QFileSystemModel_p.h里面声明过的函数和变量。

　　当然，编译的时候，也会引用QFileSystemModelPrivate.h和QFileSystemModel.cpp里的声明以及定义。一般情况下，我们只是Qt的使用者，在windows系统下，只要下载安装就好，不需要自己再编译了。但是当我们想使用私有类做一些更深入的定制的时候，希望能够调直接调用私有类的成员。这时候，如果只是include了.h文件，就会报undefined reference错误。也就是说，编译能过，链接过不了，找不到私有类成员。

　　解决的方法就是将对应的cpp文件也包含进工程目录里面，但这时候会有新的问题出现。有些类的实现已经编译到库函数里面了，这时候又在cpp文件重新实现，会报警告：redeclared without dllimport attribute。只需要把cpp文件中的实现函数删除掉就可以了。

　　虽然通过上面的方法，可以实现私有类的使用，但是值得注意的是，已经编译好的二进制文件dll里面的同名私有函数还在起着作用。还是用QFileSystemModel为例，它已经被Qt编译好放到了QWidget.dll里面了。在此dll文件里也会有QFileSystemModelPrivate的函数（只是不会有直接指向外部的声明，外部不能直接链接引用而已），否则私有类就完全没用了。当新的工程要使用到QFileSystemModel，而QFileSystemModelPrivate被间接地引用，使用的版本就是之前编译好的成品。当新的工程要直接调用私有类函数的时候，才是用的新的版本。

　　用Dependency打开Qt5Widgets.dll看到私有类的函数名形式如下：

 _ZN16QFileSystemModelC1ER23QFileSystemModelPrivateP7QObject

　　这可能只是一个构造函数，在Qt5Widgets.dll里只有两个上面这种QFileSystemModelPrivate的函数，可见大多数私有类的函数没有导出。而直接用本节方法编译出来的QFileSystemModelPrivate.dll里面的私有成员函数形式如下：　　

 _ZNK23QFileSystemModelPrivate4nodeERK11QModelIndex

　　代表形参是QModelIndex的私有类函数node，像这样的函数还有很多，它们与私有类的.h文件能够对应起来。