Inside Qt Series (十二)：Qt對象之間的父子關係

很多C/C++初學者常犯的一個錯誤就是，使用malloc、new分配了一塊記憶體卻忘記釋放，導致記憶體流失。Qt的物件模型提供了一種Qt對象之間的父子關係，當很多個對象都按一定次序建立起來這種父子關係的時候，就組織成了一顆樹。當delete一個父物件的時候，Qt的物件模型機制保證了會自動的把它的所有子物件，以及孫對象，等等，全部delete，從而保證不會有記憶體流失的情況發生。

任何事情都有正反兩面作用，這種機制看上去挺好，但是卻會對很多Qt的初學者造成困擾，我經常給別人回答的問題是：1，new了一個Qt對象之後，在什麼情況下應該delete它？2，Qt的解構函式是不是有bug？3，為什麼正常delete一個Qt對象卻會產生segment fault？等等諸如此類的問題，這篇文章就是針對這個問題的詳細解釋。

在每一個Qt對象中，都有一個鏈表，這個鏈表儲存有它所有子物件的指標。當建立一個新的Qt對象的時候，如果把另外一個Qt對象指定為這個對象的父物件，那麼父物件就會在它的子物件鏈表中加入這個子物件的指標。另外，對於任意一個Qt對象而言，在其生命週期的任何時候，都還可以通過setParent函數重新設定它的父物件。當一個父物件在被delete的時候，它會自動的把它所有的子物件全部delete。當一個子物件在delete的時候，會把它自己從它的父物件的子物件鏈表中刪除。

QWidget是所有在螢幕上顯示出來的介面對象的基類，它擴充了Qt對象的父子關係。一個Widget對象也就自然的成為其父Widget對象的子Widget，並且顯示在它的父Widget的座標系統中。例如，一個對話方塊(dialog)上的按鈕(button)應該是這個對話方塊的子Widget。

關於Qt對象的new和delete，下面我們舉例說明。

例如，下面這一段代碼是正確的：

int main()
{
  QObject* objParent = new QObject(NULL);
  QObject* objChild = new QObject(objParent);
  QObject* objChild2 = new QObject(objParent);
  delete objParent;
}

我們用一張圖來描述這三個對象之間的關係：

在上述程式碼片段中，objParent是objChild的父物件，在objParent對象中有一個子物件鏈表，這個鏈表中儲存它所有子物件的指標，在這裡，就是儲存了objChild和objChild2的指標。在代碼的結束部分，就只有delete了一個對象objParent，在objParent對象的解構函式會遍曆它的子物件鏈表，並且把它所有的子物件(objChild和objChild2)一一刪除。所以上面這段代碼是安全的，不會造成記憶體流失。

如果我們把上面這段代碼改成這樣，也是正確的：

int main()
{
  QObject* objParent = new QObject(NULL);
  QObject* objChild = new QObject(objParent);
  QObject* objChild2 = new QObject(objParent);
  delete objChild;
  delete objParent;
}

在這段代碼中，我們就只看一下和上一段代碼不一樣的地方，就是在delete objParent對象之前，先delete objChild對象。在delete objChild對象的時候，objChild對象會自動的把自己從objParent對象的子物件鏈表中刪除，也就是說，在objChild對象被delete完成之後，objParent對象就只有一個子物件(objChild2)了。然後在delete objParent對象的時候，會自動把objChild2對象也delete。所以，這段代碼也是安全的。

Qt的這種設計對某些調試工具來說卻是不友好的，比如valgrind。比如上面這段代碼，valgrind工具在分析代碼的時候，就會認為objChild2對象沒有被正確的delete，從而會報告說，這段代碼存在記憶體流失。哈哈，我們知道，這個報告是不對的。

我們在看一看這一段代碼：

int main()
{
  QWidget window;
  QPushButton quit("Exit", &window);
}

在這段代碼中，我們建立了兩個widget對象，第一個是window，第二個是quit，他們都是Qt對象，因為QPushButton是從QWidget派生出來的，而QWidget是從QObject派生出來的。這兩個對象之間的關係是，window對象是quit對象的父物件，由於他們都會被分配在棧(stack)上面，那麼quit對象是不是會被析構兩次呢？我們知道，在一個函數體內部聲明的變數，在這個函數退出的時候就會被析構，那麼在這段代碼中，window和quit兩個對象在函數退出的時候解構函式都會被調用。那麼，假設，如果是window的解構函式先被調用的話，它就會去delete quit對象；然後quit的解構函式再次被調用，程式就出錯了。事實情況不是這樣的，C++標準規定，本機物件的解構函式的調用順序與他們的構造順序相反。那麼在這段代碼中，這就是quit對象的解構函式一定會比window對象的解構函式先被調用，所以，在window對象析構的時候，quit對象已經不存在了，不會被析構兩次。

如果我們把代碼改成這個樣子，就會出錯了，對照前面的解釋，請你自己來分析一下吧。

int main()
{
  QPushButton quit("Exit");
  QWidget window;
  quit.setParent(&window);
}

但是我們自己在寫程式的時候，也必須重點注意一項，千萬不要delete子物件兩次，就像前面這段代碼那樣，程式肯定就crash了。

最後，讓我們來結合Qt source code，來看看這parent/child關係是如何?的。

在本專欄文章的第一部分“對象資料存放區”，我們說到過，所有Qt對象的私人資料成員的基類是QObjectData類，這個類的定義如下

typedef QList<QObject*> QObjectList;
class QObjectData
{
public:
  QObject *parent;
  QObjectList children;
  // 忽略其它成員定義
};

我們可以看到，在這裡定義了指向parent的指標，和儲存子物件的列表。其實，把一個對象設定成另一個對象的父物件，無非就是在操作這兩個資料。把子物件中的這個parent變數設定為指向其父物件；而在父物件的children列表中加入子物件的指標。當然，我這裡說的非常簡單，在實際的代碼中複雜的多，包含有很多條件判斷，有興趣的朋友可以自己去讀一下Qt的原始碼。

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