C++基本知识点积累之d指针，invokemethod函数（一）

引言

[1. d指针](#1. d指针)
[2. invokemethod()](#2. invokemethod())

随着AI发展，越来越强大的功能出现，我们只是搬运工。然而，我也想不断地积累自己的经验，提升自己的能力，做一个高级地AI使用者，这就需要一些原始积累，比如基本知识点。这将是一个长久之事。

1. d指针

d指针是实现指针的一种方式，用于隐藏类的实现细节，减少编译依赖，提高编译速度，增强二进制兼容性。

核心思想

d-pointer 的核心思想是：在类的公有接口中只暴露一个指向私有实现类的指针，该私有实现类包含了所有真正的成员变量和私有方法。这样，当实现细节变化时，只要接口不变，使用该类的代码就不需要重新编译。

通常将实现类命名为 Private，将其指针命名为 d_ptr 或 d，因此得名 d-pointer。

使用场景

减少编译依赖：避免头文件中包含大量其他头文件。

增强 ABI 兼容性：可以在不破坏 ABI 的情况下修改实现类的大小和内容。

隐藏实现细节：不暴露私有成员和方法，提高封装性。

使用示例

常规的类实现如下：

cpp 复制代码

// widget.h
#include <string>
#include <vector>

class Widget {
public:
    Widget();
    void doSomething();

private:
    std::string name;
    std::vector<int> data;
    int counter;
};

任何包含 widget.h 的源文件都需要知道 std::string 和 std::vector 的具体定义，导致编译缓慢且依赖性强。

使用d指针重构之后实现如下：

widget.h

cpp 复制代码

// widget.h
#include <memory>  // 只需要智能指针

class Widget {
public:
    Widget();
    ~Widget();               // 需要定义，因为 unique_ptr 需要完整类型
    void doSomething();

private:
    class Private;                      // 前置声明
    std::unique_ptr<Private> d_ptr;     // d-pointer
};

widget.cpp

cpp 复制代码

// widget.cpp
#include "widget.h"
#include <string>
#include <vector>

class Widget::Private {
public:
    std::string name;
    std::vector<int> data;
    int counter = 0;
};

Widget::Widget() : d_ptr(std::make_unique<Private>()) {}

Widget::~Widget() = default;  // 必须在 .cpp 中定义，让 unique_ptr 知道如何销毁 Private

void Widget::doSomething() {
    auto& d = *d_ptr;
    d.name = "hello";
    d.data.push_back(42);
    ++d.counter;
}

支持const方法和子类：

通常定义两个方法来提供const 访问。

cpp 复制代码

class Widget {
private:
    Private* d_func() { return d_ptr.get(); }
    const Private* d_func() const { return d_ptr.get(); }
};

#define D_PTR() auto* d = d_func()
#define C_PTR() const auto* d = d_func()

缺点：

外的内存分配：Private 对象在堆上分配（除非使用自定义分配器）。

访问成员需要一层间接：d->member，略微影响性能。

代码稍显繁琐：需要维护两个类。

完整可运行示例

myclass.h

cpp 复制代码

// myclass.h
#pragma once
#include <memory>

class MyClass {
public:
    MyClass();
    ~MyClass();
    void setValue(int x);
    int getValue() const;

private:
    struct Private;
    std::unique_ptr<Private> d;
};

myclass.cpp

cpp 复制代码

// myclass.cpp
#include "myclass.h"

struct MyClass::Private {
    int value = 0;
};

MyClass::MyClass() : d(std::make_unique<Private>()) {}
MyClass::~MyClass() = default;

void MyClass::setValue(int x) {
    d->value = x;
}

int MyClass::getValue() const {
    return d->value;
}

// main.cpp
#include "myclass.h"
#include <iostream>

int main() {
    MyClass obj;
    obj.setValue(42);
    std::cout << obj.getValue() << std::endl; // 输出 42
    return 0;
}

总结

d-pointer（Pimpl）是 C++ 中一种实用的设计模式，用于隔离实现、减少编译依赖、保证 ABI 兼容。通过将私有成员放在一个内部类中，并通过指针持有，实现了接口与实现的分离。在大型项目或库开发中非常有用。

2. invokemethod()

作用

在指定的线程中同步或异步的调用一个对象的槽函数，可调用对象或成员函数，常用于跨线程执行函数或更新UI。

函数原型

static bool invokeMethod(QObject *obj, const char *member,

Qt::ConnectionType type = Qt::AutoConnection,

QGenericReturnArgument ret = QGenericReturnArgument(),

QGenericArgument val0 = QGenericArgument(),

... );

参数：

obj:目标对象，调用线程发生在盖对象所在的线程中；

member:要调用的方法，通常是槽函数；

type:连接方式，分为直接连接，自动连接，队列连接，阻塞队列连接；

ret:返回参数；

val0:传入参数。

使用示例

1.在一个线程中更新另一个线程的界面

invokemethod将一个线程的更新任务放在目标线程所在的时间循环中执行，避免直接访问线程导致崩溃。

cpp 复制代码

// 在工作线程中更新主线程的标签文本
QMetaObject::invokeMethod(this, [this]() {
    ui->label->setText("Done");
}, Qt::QueuedConnection);

2.延迟操作

通过指定队列连接，将一个线程的操作放在目标线程所在的事件循环中，等空闲时执行。

3.动态调用

通过字符串形式的方法名在运行时调用，无需编译时绑定。

使用示例

调用无参函数

cpp 复制代码

// 假设 worker 对象位于另一个线程
QMetaObject::invokeMethod(worker, "doWork", Qt::QueuedConnection);

有参调用

cpp 复制代码

// 调用槽函数 void setValue(int, QString)
int num = 100;
QString str = "hello";
QMetaObject::invokeMethod(receiver, "setValue", Qt::QueuedConnection,
                          Q_ARG(int, num), Q_ARG(QString, str));

使用lambada

cpp 复制代码

// 不需要注册到元对象系统的函数也能调用
QMetaObject::invokeMethod(this, [this]() {
    // 在目标线程执行的代码
    updateUI();
}, Qt::QueuedConnection);

带返回值，同步阻塞

cpp 复制代码

QString result;
QMetaObject::invokeMethod(worker, "compute", Qt::BlockingQueuedConnection,
                          Q_RETURN_ARG(QString, result));

使用场景

在工作线程中更新ui线程中的进度条，文本，图标等；

定时器或者异步任务完成后回调；

动态插件系统：通过字符串方式调用未知对象的方法。

注意事项

1.调用的方法必须是槽函数，Q_INVOKABLE 声明的函数，不推荐直接调用信号；

2.自定义的参数类型，必须使用qRegisterMetaType<>()进行元对象的注册；

3.目标对象没有事件循环，则队列连接不会执行；

4.lambda要求目标对象所在的线程有事件循环。