暗黙的な共有

Qt の多くの C++ クラスは、リソースの使用を最大化し、コピーを最小限に抑えるために、暗黙的なデータ共有を使用しています。暗黙的に共有されるクラスは、引数として渡される際に安全かつ効率的です。これは、データへのポインタのみが渡され、関数がデータに書き込みを行う場合にのみデータがコピーされる、つまり「コピー・オン・ライト」方式が採用されているためです。

概要

共有クラスは、参照カウントとデータを含む共有データブロックへのポインタで構成されています。

共有オブジェクトが作成されると、参照カウントは1に設定されます。新しいオブジェクトが共有データを参照するたびに参照カウントはインクリメントされ、そのオブジェクトが共有データの参照を解除するとデクリメントされます。参照カウントが0になると、共有データは削除されます。

共有オブジェクトを扱う際、オブジェクトをコピーするには2つの方法があります。通常、「ディープコピー」と「シャローコピー」と呼ばれます。ディープコピーとは、オブジェクトそのものを複製することを意味します。 浅いコピーは参照コピーであり、つまり共有データブロックへのポインタのみをコピーするものです。深いコピーを行うことは、メモリとCPUの観点から負荷が高い場合があります。一方、浅いコピーは、ポインタの設定と参照カウントのインクリメントのみを行うため、非常に高速です。

暗黙的に共有されるオブジェクトに対するオブジェクト代入（operator=()) は、浅いコピーを使用して実装されています。

共有の利点は、プログラムがデータを不必要に複製する必要がないため、メモリ使用量が抑えられ、データのコピー回数が減ることです。オブジェクトは簡単に代入でき、関数の引数として渡したり、関数から返したりすることができます。

暗黙的な共有は主に裏側で行われるため、プログラマが気にする必要はほとんどありません。ただし、Qtのコンテナのイテレータは、STLのイテレータとは動作が異なります。「暗黙的な共有によるイテレータの問題」を参照してください。

マルチスレッドアプリケーションでは、「スレッドと暗黙的に共有されるクラス」で説明されているように、暗黙的な共有が行われます。

独自の暗黙的共有クラスを実装する際は、QSharedData およびQSharedDataPointer クラスを使用してください。

暗黙的共有の詳細

暗黙的共有では、オブジェクトが変更されようとしており、かつ参照カウントが1より大きい場合、そのオブジェクトが共有ブロックから自動的に切り離されます。（これは、しばしば「コピー・オン・ライト」または「値セマンティクス」と呼ばれます。）

暗黙的に共有されるクラスは、その内部データを制御します。データを変更するメンバー関数では、データを変更する前に自動的に切り離しが行われます。ただし、コンテナのイテレータに関する特殊なケースには注意が必要です。「暗黙的共有のイテレータの問題」を参照してください。

暗黙的共有を使用するQPen クラスは、内部データを変更するすべてのメンバ関数において、共有データから切り離されます。

コード断片：

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

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

クラスの一覧

以下に挙げるクラスは、オブジェクトが変更されようとしている場合、共通データから自動的に切り離されます。 プログラマーは、オブジェクトが共有されていることに気づくことさえありません。したがって、これらのクラスの個別のインスタンスは、独立したオブジェクトとして扱うべきです。これらは常に独立したオブジェクトとして振る舞いますが、可能な限りデータを共有するという利点も備えています。このため、コピーのオーバーヘッドを気にすることなく、これらのクラスのインスタンスを関数の引数として値渡しで渡すことができます。

例：

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();

この例では、p1 とp2 は、p2 に対してQPainter::begin()が呼び出されるまでデータを共有します。これは、ピクマップへの描画処理によってピクマップが変更されるためです。