Compartición implícita

Muchas clases C++ en Qt utilizan la compartición implícita de datos para maximizar el uso de recursos y minimizar las copias. Las clases compartidas implícitamente son seguras y eficientes cuando se pasan como argumentos, porque sólo se pasa un puntero a los datos, y los datos se copian sólo si y cuando una función escribe en ellos, es decir, copy-on-write.

Visión general

Una clase compartida consiste en un puntero a un bloque de datos compartidos que contiene un contador de referencias y los datos.

Cuando se crea un objeto compartido, el contador de referencias se establece en 1. El contador de referencias se incrementa cada vez que un nuevo objeto hace referencia a los datos compartidos, y se decrementa cuando el objeto deja de hacer referencia a los datos compartidos. Los datos compartidos se borran cuando el contador de referencias llega a cero.

Cuando se trata de objetos compartidos, hay dos formas de copiar un objeto. Normalmente se habla de copias profundas y superficiales. Una copia profunda implica duplicar un objeto. Una copia superficial es una copia de referencia, es decir, sólo un puntero a un bloque de datos compartido. Hacer una copia profunda puede ser costoso en términos de memoria y CPU. Hacer una copia superficial es muy rápido, porque sólo implica establecer un puntero e incrementar la cuenta de referencias.

La asignación de objetos (con operator=()) para objetos compartidos implícitamente se implementa utilizando copias superficiales.

La ventaja de compartir es que un programa no necesita duplicar datos innecesariamente, lo que se traduce en un menor uso de memoria y menos copias de datos. Los objetos pueden asignarse fácilmente, enviarse como argumentos de funciones y devolverse desde funciones.

La compartición implícita tiene lugar principalmente entre bastidores; el programador rara vez tiene que preocuparse de ello. Sin embargo, los iteradores contenedores de Qt tienen un comportamiento diferente a los de la STL. Leer Problema del iterador de compartición implícita.

En aplicaciones multihilo, la compartición implícita tiene lugar, como se explica en Threads and Implicitly Shared Classes.

Cuando implemente sus propias clases implícitamente compartidas, utilice las clases QSharedData y QSharedDataPointer.

Compartición implícita en detalle

La compartición implícita separa automáticamente el objeto de un bloque compartido si el objeto está a punto de cambiar y el recuento de referencias es mayor que uno. (Esto se llama a menudo copy-on-write o semántica de valor).

Una clase compartida implícitamente tiene el control de sus datos internos. En cualquier función miembro que modifique sus datos, se separa automáticamente antes de modificar los datos. Nótese, sin embargo, el caso especial de los iteradores contenedores; ver Problema de los iteradores compartidos implícitamente.

La clase QPen, que utiliza la compartición implícita, se separa de los datos compartidos en todas las funciones miembro que modifican los datos internos.

Fragmento de código:

void QPen::setCapStyle(Qt::PenCapStyle c)
{
    if (d->capStyle == c)
        return;
    detach();
    d->capStyle = c;
}

void QPen::detach()
{
    d.detach();
}

Lista de clases

Las clases listadas a continuación se separan automáticamente de los datos comunes si un objeto está a punto de ser modificado. El programador ni siquiera notará que los objetos son compartidos. Por lo tanto, debe tratar las instancias separadas de las mismas como objetos separados. Siempre se comportarán como objetos separados, pero con la ventaja añadida de compartir datos siempre que sea posible. Por esta razón, puede pasar instancias de estas clases como argumentos a funciones por valor sin preocuparse por la sobrecarga de copiado.

Ejemplo:

QPixmap p1, p2;
p1.load("image.bmp");
p2 = p1;                        // p1 and p2 share data

QPainter paint;
paint.begin(&p2);               // cuts p2 loose from p1
paint.drawText(0,50, "Hi");
paint.end();

En este ejemplo, p1 y p2 comparten datos hasta que se llama a QPainter::begin() para p2, porque pintar un pixmap lo modificará.