Qt开发：智能指针的介绍和使用

原创 于 2025-08-26 00:05:01 发布 · 890 阅读 · 26 ·
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一、QScopedPointer

1.1 概念
  QScopedPointer 是 Qt 提供的独占式智能指针，用于在作用域结束时自动释放对象，避免手动 delete。

主要特点：

  • 独占：每个 QScopedPointer 只能管理一个对象，不能被拷贝。
  • 自动释放：指针超出作用域时，管理的对象会被自动删除。
  • 轻量级：只管理对象生命周期，不维护引用计数。

1.2 常用成员函数

  • data()：返回内部原始指针
  • operator->()：访问对象成员
  • operator*()：解引用对象
  • reset(T* ptr = nullptr)：替换管理的对象，释放原对象
  • take()：放弃管理权，不删除对象，返回原始指针

1.3 使用示例

#include <QCoreApplication>
#include <QScopedPointer>
#include <QDebug>

class Test {
public:
    Test() { qDebug() << "Test 构造"; }
    ~Test() { qDebug() << "Test 析构"; }
    void hello() { qDebug() << "Hello from Test"; }
};

int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication a(argc, argv);

    // 创建一个 QScopedPointer 管理对象
    QScopedPointer<Test> ptr(new Test());

    ptr->hello();        // 访问对象成员
    (*ptr).hello();      // 解引用访问成员

    // 替换管理对象
    ptr.reset(new Test());

    // 获取内部指针但不删除对象
    Test* rawPtr = ptr.take();
    if(rawPtr) {
        rawPtr->hello();
        delete rawPtr;   // 需要手动删除，因为 take() 放弃了管理权
    }

    // ptr 超出作用域时，会自动删除原对象（如果有的话）

    return a.exec();
}

1.4 初始化方法
直接用构造函数初始化（最常用）

QScopedPointer<Test> ptr(new Test());  // 最直接的方式
  • 这种方式最常见，也最安全。
  • 指针在 ptr 超出作用域时自动释放。

默认构造 + reset() 初始化

QScopedPointer<Test> ptr;       // 空指针
ptr.reset(new Test());          // 初始化对象
  • 优点：可以在运行时动态决定管理的对象。
  • 注意：reset() 会先删除原有对象（如果有）。

使用已有裸指针 + take() 接管
如果有一个已经存在的裸指针，也可以用 reset() 或构造函数接管：

Test* raw = new Test();
QScopedPointer<Test> ptr(raw);  // 接管 raw 的管理

注意：不要重复 delete 原始指针，否则会 double free。

如果需要放弃管理权，可以用 take()

Test* raw2 = ptr.take();  // ptr 不再管理 raw2

结合函数返回值初始化

QScopedPointer<Test> createTest() {
    return QScopedPointer<Test>(new Test());
}

auto ptr = createTest();  // 自动管理对象

二、QSharedPointer

2.1 概念
QSharedPointer 是 Qt 提供的 引用计数智能指针，类似于 C++11 的 std::shared_ptr。

  • 多个 QSharedPointer 可以共享同一个对象
  • 当最后一个引用被销毁时，对象会自动释放。
  • 可以与 QWeakPointer 配合使用，避免循环引用。

特点：

  • 自动管理对象生命周期，防止内存泄漏。
  • 内部维护 引用计数。
  • 可以安全地在多个地方共享同一对象。

2.2 常用成员函数

  • data()：返回内部原始指针
  • operator->()：访问对象成员
  • operator*()：解引用对象
  • isNull()：判断是否为空
  • clear()：释放当前管理的对象
  • swap()：交换两个 QSharedPointer 管理的对象
  • useCount()：返回当前引用计数

2.3 基本使用示例

#include <QCoreApplication>
#include <QSharedPointer>
#include <QDebug>

class Test {
public:
    Test() { qDebug() << "Test 构造"; }
    ~Test() { qDebug() << "Test 析构"; }
    void hello() { qDebug() << "Hello from Test"; }
};

int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication a(argc, argv);

    // 创建 QSharedPointer 管理对象
    QSharedPointer<Test> ptr1(new Test());
    qDebug() << "ptr1.useCount() =" << ptr1.useCount();

    // 拷贝 QSharedPointer
    QSharedPointer<Test> ptr2 = ptr1;
    qDebug() << "ptr1.useCount() =" << ptr1.useCount();
    qDebug() << "ptr2.useCount() =" << ptr2.useCount();

    // 访问对象
    ptr1->hello();
    (*ptr2).hello();

    // 清空一个指针
    ptr1.clear();
    qDebug() << "ptr1 cleared";
    qDebug() << "ptr2.useCount() =" << ptr2.useCount();

    // 当最后一个指针超出作用域，Test 对象自动析构
    return a.exec();
}

为了避免循环引用，可以使用 QWeakPointer：

QSharedPointer<Test> shared(new Test());
QWeakPointer<Test> weak = shared;

if (auto ptr = weak.toStrongRef()) {
    ptr->hello(); // 转换成 QSharedPointer 再使用
}

三、QWeakPointer

3.1 概念
QWeakPointer 是 Qt 提供的 弱引用智能指针，用于与 QSharedPointer 搭配使用。

  • 作用：观察 QSharedPointer 管理的对象，但 不增加引用计数。
  • 目的：防止循环引用（循环引用会导致对象无法释放）。

特点：

  • 不会阻止对象析构。
  • 可以通过 toStrongRef() 临时获取 QSharedPointer 使用对象。
  • 如果对象已经析构，toStrongRef() 会返回空指针。

3.2 常用成员函数：

  • toStrongRef()：转换成 QSharedPointer，如果对象还存在则返回有效 QSharedPointer，否则为空
  • isNull()：判断对象是否已经析构或不存在
  • clear()：释放对对象的弱引用

3.2 基本使用示例

#include <QCoreApplication>
#include <QSharedPointer>
#include <QWeakPointer>
#include <QDebug>

class Test {
public:
    Test() { qDebug() << "Test 构造"; }
    ~Test() { qDebug() << "Test 析构"; }
    void hello() { qDebug() << "Hello from Test"; }
};

int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication a(argc, argv);

    // 创建 QSharedPointer 管理对象
    QSharedPointer<Test> shared(new Test());

    // 创建 QWeakPointer 观察 shared
    QWeakPointer<Test> weak = shared;

    qDebug() << "shared.useCount() =" << shared.useCount();
    qDebug() << "weak.isNull() =" << weak.isNull();

    // 临时获取 QSharedPointer 使用对象
    if (auto temp = weak.toStrongRef()) {
        temp->hello();
        qDebug() << "temp.useCount() =" << temp.useCount();
    }

    // 清空原始 QSharedPointer
    shared.clear();
    qDebug() << "shared cleared";

    // 再次尝试获取对象
    if (auto temp = weak.toStrongRef()) {
        temp->hello();
    } else {
        qDebug() << "对象已被销毁，无法访问";
    }

    return a.exec();
}

使用场景：
1. 打破循环引用

  • 当对象 A 和对象 B 都持有 QSharedPointer 对方时，会形成循环引用。
  • 将其中一个 QSharedPointer 改为 QWeakPointer，即可让对象正常析构。

2. 观察对象生命周期

  • QWeakPointer 可以安全地检查对象是否存在，而不会阻止它被析构。

3. 临时访问共享对象

  • 通过 toStrongRef() 获取临时 QSharedPointer 安全使用对象。
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