为什么调用QXYSeries::replace()后size()还没有超过capacity()时，QVector的地址就变了？

Question

我有一个小的测试程序，可以将值插入到 QVector 中。 QVector 在开始时保留，以分配最少的内存。我验证容量是正确的，QVector的大小没有超过容量。

我观察到将数据附加到 QVector 不会更改第一个元素的地址。到目前为止一切都很好。

然后我使用 QSplineSeries class 的 replace() 方法将数据从矢量复制到图表。调用此方法后，我再次检查 QVector 中第一个元素的地址，令我惊讶的是地址已更改！

每次调用此方法时都会发生这种情况，我想了解为什么会发生这种情况。我怀疑可能与 Qt 容器的隐式共享有关，但我不明白为什么要更改此容器的地址。

示例代码和输出如下所示。

#include <QApplication>
#include <QDebug>
#include <QtCharts/QChart>
#include <QtCharts/QChartView>
#include <QtCharts/QSplineSeries>
#include <memory>

int main(int argc, char *argv[])
{
    QApplication a(argc, argv);

    auto chart = std::make_unique<QtCharts::QChartView>(new QtCharts::QChart());
    chart->chart()->addSeries(new QtCharts::QSplineSeries);

    QVector<QPointF> vector;
    vector.reserve(1000);

    while (true) {
        vector.append(QPointF(0, 0));
        qDebug() << "1. Size: " << vector.size() << " Capacity: " << vector.capacity();
        qDebug() << "1. Address of first element: " << &vector[0];
        auto series = dynamic_cast<QtCharts::QSplineSeries*>(chart->chart()->series().at(0));
        series->replace(vector);
        qDebug() << "2. Size: " << vector.size() << " Capacity: " << vector.capacity();
        qDebug() << "2. Address of first element: " << &vector[0];
    }

    return a.exec();
}

输出

Size: 1 Capacity: 1000

Address of first element: 0x222725d61e8

Size: 1 Capacity: 1000

Address of first element: 0x222725dc0d8

Size: 2 Capacity: 1000

Address of first element: 0x222725dc0d8

Size: 2 Capacity: 1000

Address of first element: 0x222725d61e8

Size: 3 Capacity: 1000

Address of first element: 0x222725d61e8

Size: 3 Capacity: 1000

Address of first element: 0x222725dc0d8

Size: 4 Capacity: 1000

Address of first element: 0x222725dc0d8

Size: 4 Capacity: 1000

Address of first element: 0x222725d61e8

Size: 5 Capacity: 1000

Address of first element: 0x222725d61e8

Size: 5 Capacity: 1000

Address of first element: 0x222725dc0d8

Link to the source code of the QSplineSeries::replace(QVector) call here

编辑

我刚刚发现 QVector 的赋值运算符在 QSplineSeries::replace 中被调用，看起来像 this。这意味着 QSplineSeries 中的内部向量复制了我传入的 QVector，但我仍然不明白为什么我传入的 QVector 更改了它的地址。

Answer 1

您遇到了 Qt 容器与标准库容器不同的一种方式。具体来说，Qt 使用 implicit sharing 和写时复制。这意味着当创建容器的副本时，副本和原始数据都指向相同的数据。只有当尝试更改其中一个容器的内容时，才会进行深拷贝。（被更改的容器为其数据获取一个新地址，即使它是原始容器。）

让我们将其应用到您的示例中。首先，您会获得 QVector 的统计数据。接下来你调用 QSplineSeries::replace(QVector<QPointF>)。此函数的要点是将提供的 QVector 复制到 QSplineSeries 的数据中。此副本将在函数的 return 后继续存在。（该参数还创建了向量的一个副本——它不是通过引用传递的——但该副本在函数 returns 时被销毁。）所以当你到达下一行时，vector 正在共享数据与另一个容器，特别是 chart 深处的容器。到目前为止，还不错。

检查vector的大小和容量还是不错的。但是然后你使用 operator[]。 return 是对向量元素的非常量引用。这意味着你可以写信给它。你是否真的写信给它并不重要。该对象无法知道您将如何处理该引用，因此它必须为可能的写入做好准备。由于数据是共享的，因此会触发深拷贝。 vector 中的数据被复制到一个新的内存块中，您可以在不影响 chart 的情况下覆盖它。因此内存地址发生变化。

如果您想在不触发深层复制的情况下完成分析，请将 &vector[0] 更改为 &vector.at(0) 或 vector.constData()。这些提供对数据的 const 限定访问，因此它们不会触发深层复制。

注意：const QVectorreturn使用的operator[]版本是常量引用，因此不会触发深度复制。 vector 的非 const 性质是这里的一个因素。

为什么调用QXYSeries::replace()后size()还没有超过capacity()时，QVector的地址就变了？

Why does the address of QVector change when size() has not surpassed capacity() after calling QXYSeries::replace()?

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