QGlobalStatic Struct

Makro-Dokumentation

Q_GLOBAL_STATIC(Type, variableName, ...)

Erstellt ein globales und statisches Objekt vom Typ „ QGlobalStatic “ mit dem Namen „ variableName “. Es verhält sich wie ein Zeiger auf „ Type “. Das von Q_GLOBAL_STATIC erstellte Objekt initialisiert sich bei der ersten Verwendung selbst, was bedeutet, dass es die Ladezeit der Anwendung oder der Bibliothek nicht erhöht. Zudem wird das Objekt auf allen Plattformen threadsicher initialisiert.

Seit Qt 6.3 akzeptiert dieses Makro variadische Argumente, die zur Initialisierung des Objekts verwendet werden, wodurch die Verwendung von ` Q_GLOBAL_STATIC_WITH_ARGS ` überflüssig wird. Bitte beachten Sie, dass die Argumente im Gegensatz zum älteren Makro keine zusätzlichen Klammern erfordern.

Die typische Verwendung dieses Makros sieht wie folgt aus, und zwar in einem globalen Kontext (d. h. nicht innerhalb einer Funktion oder eines Klassenkörpers):

Q_GLOBAL_STATIC(MyType, myGlobal)

Dieses Makro soll globale statische Objekte ersetzen, die kein POD (Plain Old Data, oder in C++11-Begriffen: nicht aus einem trivialen Typ bestehend) sind – daher der Name. Der folgende C++-Code erstellt beispielsweise ein globales statisches Objekt:

static MyType myGlobal;

Im Vergleich zu `Q_GLOBAL_STATIC` und unter der Annahme, dass ` MyType ` eine Klasse oder Struktur ist, die über einen Konstruktor, einen Destruktor oder anderweitig nicht POD ist, weist Letzteres folgende Nachteile auf:

• Es erfordert eine Initialisierung von „ myGlobal “ zur Ladezeit (das heißt, der Standardkonstruktor für „ MyType “ wird beim Laden der Bibliothek oder der Anwendung aufgerufen);
• Das Objekt wird auch dann initialisiert, wenn es nie verwendet wird;
• die Reihenfolge der Initialisierung und Zerstörung zwischen verschiedenen Übersetzungseinheiten ist nicht festgelegt, was dazu führen kann, dass die Konstruktoren oder Destruktoren anderer globaler Variablen diese vor der Initialisierung oder nach der Zerstörung verwenden.

Das Makro `Q_GLOBAL_STATIC` löst all diese Probleme, indem es eine threadsichere Initialisierung bei der ersten Verwendung garantiert und es dem Benutzer ermöglicht, abzufragen, ob der Typ bereits zerstört wurde, um das Problem der Nutzung nach der Zerstörung zu vermeiden (siehe ` QGlobalStatic::isDestroyed()`).

Konstruktor und Destruktor

Wenn für `Q_GLOBAL_STATIC` lediglich ein Typ und ein Variablenname angegeben werden, muss dessen ` Type ` öffentlich standardkonstruierbar und öffentlich destruktierbar sein. Andernfalls muss „ Type “ über einen öffentlichen Konstruktor verfügen, der die übrigen Argumente des Makros akzeptiert. Bei „Q_GLOBAL_STATIC_WITH_ARGS()“ muss ein öffentlicher Konstruktor vorhanden sein, der das dritte Argument des Makros als Parameterliste akzeptiert.

Es ist nicht möglich, `Q_GLOBAL_STATIC` mit einem ` Type ` zu verwenden, dessen relevanter Konstruktor oder Destruktor als `protected` oder `private` deklariert ist. Wenn der betreffende Typ diese Mitglieder als „protected“ deklariert, lässt sich das Problem umgehen, indem man von diesem Typ ableitet und einen öffentlichen Konstruktor sowie Destruktor erstellt. Wenn der Typ sie als „private“ deklariert, ist vor der Ableitung eine „friend“-Deklaration erforderlich.

Beispielsweise reicht Folgendes aus, um ` MyType ` basierend auf einem zuvor definierten ` MyOtherType ` zu erstellen, der einen geschützten Standardkonstruktor und/oder einen geschützten Destruktor besitzt (oder diese als privat deklariert, aber auch ` MyType ` als „friend“ deklariert).

class MyType : public MyOtherType { };
Q_GLOBAL_STATIC(MyType, myGlobal)

Ein Konstruktorkörper für ` MyType ` ist nicht erforderlich, da der Destruktor ein implizites Mitglied ist – ebenso wie der Standardkonstruktor, sofern keine anderen Konstruktoren definiert sind. Für die Verwendung mit Argumenten nach ` Type ` und ` variableName` oder mit `Q_GLOBAL_STATIC_WITH_ARGS()` ist jedoch ein geeigneter Konstruktorkörper erforderlich:

class MyType : public MyOtherType
{
public:
    MyType(int i) : MyOtherType(i) {}
};
Q_GLOBAL_STATIC(MyType, myGlobal, 42)

Alternativ (da C++11 ererbbare Konstruktoren eingeführt hat) könnte man schreiben:

class MyType : public MyOtherType
{
public:
    using MyOtherType::MyOtherType;
};
Q_GLOBAL_STATIC_WITH_ARGS(MyType, myGlobal, (42))

Platzierung

Das Makro `Q_GLOBAL_STATIC` erstellt einen Typ und eine Variable dieses Typs, die zwangsläufig statisch ist, im globalen Geltungsbereich. Es ist nicht möglich, das Makro `Q_GLOBAL_STATIC` innerhalb einer Funktion oder im Körper einer Klasse zu platzieren (dies führt zu Kompilierungsfehlern).

Noch wichtiger ist, dass dieses Makro in Quelldateien platziert werden sollte, niemals in Header-Dateien. Da das resultierende Objekt eine statische Verknüpfung aufweist, wird das Objekt – wenn das Makro in einer Header-Datei platziert und von mehreren Quelldateien eingebunden wird – mehrfach definiert, was jedoch keine Linkerfehler verursacht. Stattdessen verweist jede Übersetzungseinheit auf ein anderes Objekt, was zu subtilen und schwer aufzuspürenden Fehlern führen kann.

Nicht empfohlene Verwendungszwecke

Beachten Sie, dass die Verwendung des Makros bei Typen, die POD sind oder über C++11-constexpr-Konstruktoren verfügen (trivial konstruierbar und destruktierbar), nicht empfohlen wird. Für diese Typen wird weiterhin die Verwendung von regulärem „static“ empfohlen, sei es global oder funktionslokal.

Dieses Makro funktioniert zwar, verursacht jedoch unnötigen Overhead.

Reentranz, Thread-Sicherheit, Deadlocks und Ausnahmensicherheit bei der Konstruktion

Das Makro `Q_GLOBAL_STATIC` erstellt ein Objekt, das sich bei der ersten Verwendung auf threadsichere Weise selbst initialisiert: Wenn mehrere Threads gleichzeitig versuchen, das Objekt zu initialisieren, führt nur ein Thread die Initialisierung durch, während alle anderen Threads auf den Abschluss warten.

Wenn der Initialisierungsprozess eine Ausnahme auslöst, gilt die Initialisierung als nicht abgeschlossen und wird erneut versucht, sobald die Steuerung eine beliebige Nutzung des Objekts erreicht. Falls Threads auf die Initialisierung warten, wird einer von ihnen geweckt, um die Initialisierung zu versuchen.

Das Makro gibt keine Garantie hinsichtlich der Reentranz aus demselben Thread. Wenn von innerhalb des eigenen Konstruktors direkt oder indirekt auf das globale statische Objekt zugegriffen wird, kommt es mit Sicherheit zu einem Deadlock.

Zudem kann es zu einem Deadlock kommen, wenn zwei Q_GLOBAL_STATIC-Objekte in zwei verschiedenen Threads initialisiert werden und die Initialisierungssequenz des einen auf das andere zugreift. Aus diesem Grund wird empfohlen, globale statische Konstruktoren einfach zu halten oder, falls dies nicht möglich ist, sicherzustellen, dass während der Konstruktion keine gegenseitigen Abhängigkeiten bei der Verwendung globaler statischer Objekte bestehen.

Zerstörung

Wird das Objekt während der Laufzeit des Programms nie verwendet – abgesehen von den Funktionen ` QGlobalStatic::exists()` und ` QGlobalStatic::isDestroyed()` –, wird der Inhalt vom Typ ` Type ` nicht erstellt und es findet keine Operation beim Programmausstieg statt.

Wird das Objekt erstellt, wird es beim Programmausstieg zerstört, ähnlich wie bei der C-Funktion ` atexit() `. Auf den meisten Systemen wird der Destruktor sogar aufgerufen, wenn die Bibliothek oder das Plugin vor dem Programmausstieg aus dem Speicher entladen wird.

Da die Zerstörung beim Programmausstieg erfolgen soll, wird keine Thread-Sicherheit gewährleistet. Dies gilt auch für den Fall, dass das Plugin oder die Bibliothek entladen wird. Da Destruktoren zudem keine Ausnahmen auslösen sollen, wird auch keine Ausnahmensicherheit gewährleistet.

Reentranz ist jedoch zulässig: Während der Destruktion ist es möglich, auf das globale statische Objekt zuzugreifen, und der zurückgegebene Zeiger entspricht dem Zustand vor Beginn der Destruktion. Nach Abschluss der Destruktion ist der Zugriff auf das globale statische Objekt nicht mehr zulässig, außer wie in der QGlobalStatic -API angegeben.

Siehe auch ` Q_APPLICATION_STATIC()` und ` QGlobalStatic`.