Qt之二进制兼容

一、回顾

使用qt2年多了，但是还是觉得很陌生，总是会被qt搞的很紧张，有时候当我自信满满的打开帮助文档，搜索某个已知的类时，由于笔误敲错了一个字母而出现了另外一个类，不过奇怪的是还真有这么一个类，哎！！！我怎么都不知道呢！看来qt的东西还真不是一般的多，随便一个笔误都可能发现新的东西。特别是qt现在已经发布了qt5.7版本，相对于qt4的时代那真是天差地别，就我个人而言，我现在用的是qt5.6.1-1，因为qt5.6版本官方声称维护2年的时间。qt5.6取消了webkit模块，如果需要使用可以自行编译，我自己也对qt5.6.1-1的整个模块进行了编译，有需要的小伙伴可以参考msvc2013编译qt5.6源码

本文主要是想讲述qt的一个代码书写方式，当然了这样说有些大，其实就是qt他的源码在分层上是把成员都单独拉到一个filename_p.h的头文件里，这样做的有好处也有坏处，下面是我自己的观点：

优点

缺点

1、庞大的代码容易管理

2、成员的私有实现和具体对外开放的接口分离

1、阅读性差

2、可扩展性差

表1 qt优缺点

上述缺点都是我个人认为，其中可扩展性差不是说qt不能扩展，而是扩展的时候有一定限制，因为qt的一个功能实现的最基本单元就是filename.h、filename.cpp和filename_p.h，通常情况下我们只能拿到filename.h，而私有的filename_p.h文件拿不到，所以不能进行对齐进行扩展，这也导致了一些操作不能很好的而进行，除非qt源码给我们了相关接口，否则我们是很难去维护私有的filename_p.h的实现，比如：qt的qcharts模块，这个模块是qt5.7才正式开源的模块，当然了有兴趣的同学可以自己手动在自己的当前qt模块下编译qtcharts，然后将开发所需要的库都加入到自己当前的qt版本中。

为什么说提到qcharts模块呢，是因为我之前看过大概的实现原理，他也是一贯的qt代码作风，那就是不容易阅读，每一个对外暴露的接口，仅仅是接口而已，而他具体的实现都是隐藏在另外一个没有暴露给用户的接口里，如下图1所示，QBarSeries是对外开放的接口，但是其具体实现是在BarSeries内完成的，这样就导致了我们只能对QBarSeries进行重写，而不能修改BarSeries类，或者对齐进行重写。

图1 QBarSeries帮助文档

呵呵呵。。。说的有些多了，可能喜欢qt的人会来骂我，以上完全是我个人的理解，有不对的地方请指正。其实我个人还是挺喜欢qt的，最起码在封装上我觉得很好，接口的命名上也很容易理解，比较容易上手，对于一个做C++界面工作的开发来说，算是一个不错的选择。

下面进入本片文章的主题，本片文章我主要是想分析下qt的私有实现结构，其实也就是我们所谓的impl实现原则。

二、思路

说起qt的代码管理，我觉着真的非常好，毕竟是第一个庞大的库，如果没有一个优秀的代码结构，对于C++这样编译性的语言，那真的是一个噩梦，多么优秀的程序员可能一天就处于编译代码的等待中。。。

qt在类的管理上，讲成员函数单独封装到了一个对于的_p.h的头文件中，然后可能还是提供相应的私有接口，为什么说私有呢，因为我们拿不到，但是qt的类中却可以拿到，这个在下一节中我会做一些简单的分析。

qt代码分工：filename.h、filename.cpp和filename_p.h，而这3个文件是用一组宏类关联起来，并使用，有一定的封装性。后续文章中，filename.h中的类我就用Class描述，filename_p.h中的类我就用ClassPrivate描述。

三、关键宏

Q_DECLARE_PUBLIC
Q_DECLARE_PRIVATE
Q_D
Q_Q

1、Q_DECLARE_PUBLIC

这个宏是用来在filename_p.h类中使用得，为的就是可以拿到一个Class的类的一个指针，并且它是Class的友元类，Class类是一个泛指，指的是filename.h纵的类。

1 #define Q_DECLARE_PUBLIC(Class)                                    \
2     inline Class* q_func() { return static_cast<Class *>(q_ptr); } \
3     inline const Class* q_func() const { return static_cast<const Class *>(q_ptr); } \
4     friend class Class;

2、Q_DECLARE_PRIVATE

这个宏是在filename.h类中使用，和Q_DECLARE_PUBLIC宏是对于的，它是ClassPrivate类的友元，并且可以拿到一个ClassPrivate的指针

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

3、Q_D和Q_Q

这两个宏就比较好理解了，仅仅是快捷的拿到一个指针，关于这个指针是怎么声明？在哪儿声明？后续都会提到

1 #define Q_D(Class) Class##Private * const d = d_func()2 #define Q_Q(Class) Class * const q = q_func()

四、结构说明

首先我先来回答一下，第三节中第三小节所提到的问题，关于Class和ClassPrivate这两个指针存储的地方，就是他们分别的功能基类，而且必须是保护或者是公有成员。在后续的子类中都不需要再声明该类指针

作为父类都必须提供至少两个构造函数，一个是用来声明对象自己的，一个是用来初始化子类的，这样说可能会有点儿不好理解，那么我就把qwidget的源码搬上来做以说明

图1 QWidget公有构造函数

图2 QWidget保护构造函数

图1和图2分别是QWidget的两个构造函数，只是访问权限不一样，保护函数只能在子类中访问，那么同学们是不是有些明白了，基类的ClassPrivate就是通过这个保护的构造方法类初始化，子类传递给父类的ClassPrivate指针，能赋值给父类的成员指针，那么这个指针肯定有父子关系的，那么又一个关键点浮出水面，那就是ClassPrivate也是可以继承的，这样很好的达到了私有数据继承的问题，如图3就是调用了子类的私有结构来初始化父类私有结构

图3 子类构造函数

零散的说了这么多，qt二进制兼容性也说了个大概，只是没有系统的demo，那么下面我贴一个完整的测试头文件夹，关于demo，后续我会给一个完整的

 1 struct BasicPlotPrivate;
 2 //基类 保存私有结构指针 并提供一个保护的构造函数
 3 class BasicPlot : public QWidget
 4     , public PlotCallback
 5 {
 6     Q_OBJECT
 7     Q_DECLARE_PRIVATE(BasicPlot)
 8 
 9 protected:
10     BasicPlot(QWidget * parent = nullptr);
11 public:
12     ~BasicPlot();
13 
14 protected:
15     BasicPlot(BasicPlotPrivate & pd, QWidget * parent = nullptr);
16 
17 protected:
18     QScopedPointer<BasicPlotPrivate> d_ptr;
19 }；
20 //基类的私有结构 保存一个基类指针
21 struct BasicPlotPrivate
22 {
23     Q_DECLARE_PUBLIC(BasicPlot)
24 
25     BasicPlot * q_ptr;
26 };
27 //子类 不需要声明指针 公有构造函数实现类似于图3
28 class FinancialPlot : public BasicPlot
29 {
30     Q_OBJECT
31     Q_DECLARE_PRIVATE(FinancialPlot)
32 
33 protected:
34     FinancialPlot(QWidget * parent = nullptr);
35 
36 public:
37     ~FinancialPlot();
38 
39 protected:
40     FinancialPlot(FinancialPlotPrivate & pd, QWidget * parent = nullptr);
41 }；
42 //子类私有结构 继承与父类私有结构
43 struct FinancialPlotPrivate : public BasicPlotPrivate
44 {
45     FinancialPlotPrivate() : BasicPlotPrivate(){}
46     Q_DECLARE_PUBLIC(FinancialPlot)
47 };