Qt6入门教程 11：父子对象关系

在上一篇中的纯手写部分，不管是创建菜单、工具栏还是状态栏，我们new完之后都未显式的调用delete进行销毁，这样难道不会有内存泄漏么？

QMenuBar *menuBar = new QMenuBar(this);
QToolBar *toolBar = new QToolBar(this);
QStatusBar *statusBar = new QStatusBar(this);

但是它们在创建的时候有一个共同的特点：都传入了this指针，这意味着它们都是作为子对象存在的。下面是它们的构造函数。

QMenuBar(QWidget *parent = nullptr)
QToolBar(QWidget *parent = nullptr)
QStatusBar(QWidget *parent = nullptr)

前面说过QWidget是所有用户界面对象的基类，菜单栏、工具栏和状态栏也不例外。
Qt的对象模型提供了一种Qt对象之间的父子关系，当很多个对象都按一定次序建立起来这种父子关系的时候，就组织成了一颗树。当delete一个父对象的时候，Qt的对象模型机制保证了会自动的把它的所有子对象，以及孙对象，等等，全部delete，从而保证不会有内存泄漏的情况发生。
任何事情都有正反两面作用，这种机制看上去挺好，但是却会对很多Qt的初学者造成困扰：
1.new了一个Qt对象之后，在什么情况下应该delete它？
2.Qt的析构函数是不是有bug？
3.为什么正常delete一个Qt对象却会产生segment fault？
这篇文章就是针对这些问题的详细解释。
在每一个Qt对象中，都有一个链表，这个链表保存有它所有子对象的指针。当创建一个新的Qt对象的时候，如果把另外一个Qt对象指定为这个对象的父对象，那么父对象就会在它的子对象链表中加入这个子对象的指针。另外，对于任意一个Qt对象而言，在其生命周期的任何时候，都还可以通过setParent函数重新设置它的父对象。当一个父对象在被delete的时候，它会自动的把它所有的子对象全部delete。当一个子对象在delete的时候，会把它自己从它的父对象的子对象链表中删除。
QWidget是所有在屏幕上显示出来的界面对象的基类，它扩展了Qt对象的父子关系。一个Widget对象也就自然的成为其父Widget对象的子Widget，并且显示在它的父Widget的坐标系统中。例如，一个对话框(dialog)上的按钮(button)应该是这个对话框的子 Widget。
关于Qt对象的new和delete，下面我们举例说明。
例如，下面这一段代码是正确的：

int main()
{
    QObject* parent = new QObject(NULL);
    QObject* child1 = new QObject(parent);
    QObject* child2 = new QObject(parent);
    delete parent;
}

在上述代码片段中，parent是child的父对象，在parent对象中有一个子对象链表，这个链表中保存它所有子对象的指针，在这里，就是保存了child1和child2的指针。在代码的结束部分，就只delete了一个对象parent，在 parent对象的析构函数会遍历它的子对象链表，并且把它所有的子对象(child1和child2)一一删除。所以上面这段代码是安全的，不会造成内存泄漏。
如果我们把上面这段代码改成这样，也是正确的：

int main()
{
    QObject* parent= new QObject(NULL);
    QObject* child1 = new QObject(parent);
    QObject* child2 = new QObject(parent);
    delete child1;
    delete parent;
}

在这段代码中，我们就只看一下和上一段代码不一样的地方，就是在delete parent对象之前，先delete child1对象。在delete child1对象的时候，child1对象会自动的把自己从parent对象的子对象链表中删除，也就是说，在child1对象被delete完成之后，parent对象就只有一个子对象(child2)了。然后在delete parent对象的时候，会自动把child2对象也delete。所以，这段代码也是安全的。
Qt的这种设计对某些调试工具来说却是不友好的，比如valgrind。比如上面这段代码，valgrind工具在分析代码的时候，就会认为child2对象没有被正确的delete，从而会报告说，这段代码存在内存泄漏。
我们再看一看这一段代码：

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

在这段代码中，我们创建了两个widget对象，第一个是window，第二个是quit，他们都是Qt对象，因为QPushButton是从QWidget派生出来的，而QWidget是从QObject派生出来的。这两个对象之间的关系是，window对象是quit对象的父对象，由于他们都会被分配在栈(stack)上面，那么quit对象是不是会被析构两次呢？我们知道，在一个函数体内部声明的变量，在这个函数退出的时候就会被析构，那么在这段代码中，window和quit两个对象在函数退出的时候析构函数都会被调用。那么，假设，如果是window的析构函数先被调用的话，它就会去delete quit对象；然后quit的析构函数再次被调用，程序就出错了。事实情况不是这样的，C++标准规定，本地对象的析构函数的调用顺序与他们的构造顺序相反。那么在这段代码中，这就是quit对象的析构函数一定会比window对象的析构函数先被调用，所以，在window对象析构的时候，quit对象已经不存在了，不会被析构两次。
所以，如果我们把代码改成这个样子，就会出错了。

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

但是我们自己在写程序的时候，也必须重点注意一项，千万不要delete子对象两次，就像前面这段代码那样，程序肯定就crash了。
最后，让我们来结合Qt源码，来看看这parent/child关系是如何实现的。
所有Qt对象的私有数据成员的基类是QObjectData类，这个类的定义如下：（在源码中的路径为：src\qtbase\src\corelib\kernel\qobject.h）

typedef QList<QObject*> QObjectList;
class QObjectData
{
public:
    QObject *parent;
    QObjectList children;
    // 忽略其它成员定义
};

我们可以看到，在这里定义了指向parent的指针和保存子对象的列表。其实，把一个对象设置成另一个对象的父对象，无非就是在操作这两个数据。把子对象中的这个parent变量设置为指向其父对象；而在父对象的children列表中加入子对象的指针。当然，我这里说的非常简单，在实际的代码中复杂的多，包含有很多条件判断，具体可以去阅读Qt源码。
下面来说说是在哪儿delete子对象的。
在QObject的析构函数中，有如下代码：（在源码中的路径为：src\qtbase\src\corelib\kernel\qobject.cpp）

QObject::~QObject()
{
.......................
    if (!d->children.isEmpty())
        d->deleteChildren();
.......................
}

这里先判断children是否为空，如果不为空，删除所有的子对象

void QObjectPrivate::deleteChildren()
{
    Q_ASSERT_X(!isDeletingChildren, "QObjectPrivate::deleteChildren()", "isDeletingChildren already set, did this function recurse?");
    isDeletingChildren = true;
    // delete children objects
    // don't use qDeleteAll as the destructor of the child might
    // delete siblings
    for (int i = 0; i < children.count(); ++i) {
        currentChildBeingDeleted = children.at(i);
        children[i] = 0;
        delete currentChildBeingDeleted;
    }
    children.clear();
    currentChildBeingDeleted = 0;
    isDeletingChildren = false;
}

因为父子关系，在多层嵌套的widget中，比如说QMainWdow中有个QTabWidget，QTabWidget中有多个QTextEdit，如果获取某个QTextEdit呢？
Qt中提供了findChildren来解决这个问题：

QList<T> QObject::findChildren(const QString &name = QString(), Qt::FindChildOptions options = Qt::FindChildrenRecursively) const

这个函数第一个参数是控件的objectName，如果不指定的话，就是获取所有T类型的控件，比如：

QList<QTextEdit *> textEdit=ui->tabWidget->findChildren<QTextEdit *>();

就是获取tabWidget上的所有的QTextEdit。而：

QList<QTextEdit *> textEdit=ui->tabWidget->findChildren<QTextEdit *>("logEdit");

只获取objectName为logEdit的QTextEdit。
下图是Qt Designer中设置objectName的地方。

如果用代码设置

void  QObject::setObjectName(const QString &name)

为了方便我们窥视对象树的层次结构，Qt还专门提供了QObject:dumpObjectTree()和QObject::dumpObjectInfo()函数，这两个函数见名知义，就是将对象树和对象信息打印到Output窗口中。
本文参考Inside Qt系列文章，原文已无法找到出处。大家在Qt Assistant中搜索Object Trees &Ownership关键字，也能找到相关内容的介绍。