Излучение эталона QVector в сигнале Qt приводит к копированию
Я пытаюсь проложить себе путь через создание приложения для общения с камерой линейного сканирования. В конечном счете, я хочу передать «блок» (то есть массив) размером 384×128 unsigned short значения каждые 100 мс от QThread (сбор данных) в QRunnable (обработка данных). Это означает, что QRunnable будет иметь 100 мс для обработки данных до прибытия следующего блока.
Я все еще не уверен в правильном способе перемещения данных. Прямо сейчас я использую QVector. В Qt4 я понимаю, что неявное совместное использование означает, что QVector не будет скопирован, если будет излучаться в сигнале, пока объект не будет записан. Однако в небольшом тестовом приложении, которое я сделал, я не уверен, что точно понимаю, что это значит. Вот вывод MWE, представленный ниже …
Acquire thread: init.
Acquire thread: block acquired: 0x106485e78 Content: {1, 2, 3, 4}
GUI thread: received signal: 0x7fff5fbfda98 Content: {1, 2, 3, 4}
Acquire thread: block acquired: 0x106485e78 Content: {1, 2, 3, 4}
GUI thread: received signal: 0x7fff5fbfda98 Content: {1, 2, 3, 4}
Acquire thread: block acquired: 0x106485e78 Content: {1, 2, 3, 4}
GUI thread: received signal: 0x7fff5fbfda98 Content: {1, 2, 3, 4}
Я использую «фиктивный» QVector с четырьмя значениями и отслеживаю адрес вектора во время работы потока. Данные верны во всем, но, кажется, копия сделана. Я не изменяю данные в любой точке приложения … просто отображаю. Я пытался использовать const QVector<unsigned short> на протяжении всей итерации использования ссылок и т. д. Адрес всегда меняется. Поскольку производительность здесь будет важна, я обеспокоен созданием копий QVector при значениях 384 * 128.
Кроме того, в другом вопросе SO я пытаюсь выяснить, как заставить QRunnable получать данные (все это исключено из этого примера). Но это важно отметить здесь, потому что моя идея состоит в том, чтобы QRunnable работал на ссылка к image_buffer который живет в QThread. Я просто не понял, как это сделать.
Конкретные вопросы:
— Почему кажется, что копия сделана? Это из-за многопоточности?
— Должен ли я явно использовать ссылки (то есть, image_buffer&) во всем, тем самым полностью удаляя QVector? Или я должен беспокоиться о копиях?
— Как правильно передать данные из QThread в QRunnable для моей ситуации?
MWE ниже, чтобы продемонстрировать разные адреса. Отказ от ответственности: я изучаю C ++, как я иду. Никаких формальных тренировок, только несколько хороших книг передо мной.
main.cpp
#include <QApplication>
#include <QMetaType>
#include <QVector>
#include "appwidget.h"
int main(int argc, char* argv[]) {
QApplication app(argc, argv);
AppWidget gui;
gui.show();
qRegisterMetaType<QVector<unsigned short> >("QVector<unsigned short>");
return app.exec();
}
** appwidget.h **
#ifndef APPWIDGET_H
#define APPWIDGET_H
#include <QWidget>
#include <QVector>
#include "acquire.h"
class AppWidget : public QWidget
{ Q_OBJECT
public:
AppWidget(QWidget *parent = 0);
protected:
Acquire thread;
public slots:
void processBlock(QVector<unsigned short>);
};
#endif
appwidget.cpp
#include <QtGui>
#include <iostream>
#include "appwidget.h"
AppWidget::AppWidget(QWidget *parent)
: QWidget(parent)
{
thread.liftoff();
connect(&thread, SIGNAL(blockAcquired(QVector<unsigned short>)), this, SLOT(processBlock(QVector<unsigned short>)));
setWindowTitle(tr("TestApp"));
resize(550, 400);
}
void AppWidget::processBlock(QVector<unsigned short> display_buffer)
{
std::cout << "GUI thread: received signal: "<< &display_buffer
<< " Content: {"<< display_buffer.at(0) << ", "<< display_buffer.at(1) << ", "<< display_buffer.at(2) << ", "<< display_buffer.at(3)
<< "}" << std::endl;
}
acquire.h
#ifndef ACQUIRE_H
#define ACQUIRE_H
#include <QVector>
#include <QThread>
class Acquire : public QThread {
Q_OBJECT
public:
Acquire(QObject *parent = 0);
~Acquire();
QVector<unsigned short> display_buffer;
void liftoff();
signals:
void blockAcquired(QVector<unsigned short>);
protected:
void run();
private:
};
#endif
acquire.cpp
#include <iostream>
#include <time.h>
#include <stdlib.h>
#include "acquire.h"
Acquire::Acquire(QObject *parent)
: QThread(parent)
{
}
Acquire::~Acquire()
{
std::cout << "Acquire thread: dying." << std::endl;
wait();
}
void Acquire::liftoff()
{
std::cout << "Acquire thread: init." << std::endl;
start();
}
void Acquire::run()
{
QVector<unsigned short> display_buffer(2 * 2);
forever {
/*
display_buffer will ultimate be a memcpy of image_buffer
.. image_buffer updated continuously, 1 line every 800000ns x 128 lines
*/
display_buffer[0] = 1;
display_buffer[1] = 2;
display_buffer[2] = 3;
display_buffer[3] = 4;
nanosleep((struct timespec[]){{0, 800000*128}}, NULL);
std::cout << "Acquire thread: block acquired: "<< &display_buffer
<< " Content: {"<< display_buffer.at(0) << ", "<< display_buffer.at(1) << ", "<< display_buffer.at(2) << ", "<< display_buffer.at(3)
<< "}" << std::endl;
emit blockAcquired(display_buffer);
}
}
Решение
В этом случае копии будут создаваться как потому, что вы передаете по значению, так и потому, что сигналы через границы потоков ставятся в очередь. Это нормально, хотя, потому что неявный обмен значит они мелкие копии. Практически нет накладных расходов на копирование, если и оригинал, и копия используются только для чтения.
К сожалению, это не совсем так в вашей программе. Ваш вечный цикл изменит вектор, когда он вернется назад после испускания сигнала. В этом примере он фактически ничего не изменит в векторе, поскольку вы всегда просто присваиваете 1,2,3,4, но достаточно вызвать неконстантный оператор [], чтобы вызвать глубокое копирование.
Мой вывод таков: вы можете быть синхронными и совместно использовать один и тот же буфер между вашими читателями и писателями, или вы можете быть асинхронными и предоставлять копию вашего буфера записи своим читателям. Вы не можете быть асинхронными и использовать один и тот же буфер между вашими читателями и вашими авторами.
То, как вы справляетесь с этим, кажется подходящим для асинхронной обработки. В зависимости от характеристик вашей генерации и обработки данных, вы можете (или не можете) найти синхронное решение, которое будет лучше. Самый простой способ сделать ваш асинхронный код синхронным — это указать тип соединения как Qt::BlockingQueuedConnection на соединять.
Другие решения
Чтобы ответить на второй вопрос, вы можете создать множественное наследование с QObject на ваш QRunnable (просто убедитесь, что QObject всегда первый в списке). Затем вы можете передавать свои данные, используя механизм сигнал / слот, точно так же, как в своем тестовом примере.
class DataProcessor : public QObject, public QRunnable
{ Q_OBJECT
public:
public slots:
void processBlock(QVector<unsigned short>);
};
На самом деле, вы можете использовать эту структуру для вашего Acquire Класс, так как ваша цель — запускать код в другом потоке, а не добавлять дополнительные функции в сам поток.