在上一章中,我们介绍了有关 QFile 和 QFileInfo 两个类的使用。我们提到,QIODevice 提供了 read()、readLine() 等基本的操作。同时,Qt 还提供了更高一级的操作:用于二进制的流 QDataStream 和用于文本流的 QTextStream。本节,我们将讲解有关 QDataStream 的使用以及一些技巧。下一章则是 QTextStream 的相关内容。
QDataStream 提供了基于 QIODevice 的二进制数据的序列化。数据流是一种二进制流,这种流完全不依赖于底层操作系统、CPU 或者字节顺序(大端或小端)。例如,在安装了 Windows 平台的 PC 上面写入的一个数据流,可以不经过任何处理,直接拿到运行了 Solaris 的 SPARC 机器上读取。由于数据流就是二进制流,因此我们也可以直接读写没有编码的二进制数据,例如图像、视频、音频等。
QDataStream 既能够存取 C++ 基本类型,如 int、char、short 等,也可以存取复杂的数据类型,例如自定义的类。实际上,QDataStream 对于类的存储,是将复杂的类分割为很多基本单元实现的。
结合 QIODevice,QDataStream 可以很方便地对文件、网络套接字等进行读写操作。我们从代码开始看起: - QFile file("file.dat");
- file.open(QIODevice::WriteOnly);
- QDataStream out(&file);
- out << QString("the answer is");
- out << (qint32)42;
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在这段代码中,我们首先打开一个名为 file.dat 的文件(注意,我们为简单起见,并没有检查文件打开是否成功,这在正式程序中是不允许的)。然后,我们将刚刚创建的 file 对象的指针传递给一个 QDataStream 实例 out。类似于 std::cout 标准输出流,QDataStream 也重载了输出重定向 << 运算符。后面的代码就很简单了:将“the answer is”和数字 42 输出到数据流(如果你不明白这句话的意思,这可是宇宙终极问题的答案 ;-P 请自行搜索《银河系漫游指南》)。由于我们的 out 对象建立在 file 之上,因此相当于将宇宙终极问题的答案写入 file。
需要指出一点:最好使用 Qt 整型来进行读写,比如程序中的 qint32。这保证了在任意平台和任意编译器都能够有相同的行为。
我们通过一个例子来看看 Qt 是如何存储数据的。例如 char * 字符串,在存储时,会首先存储该字符串包括 \0 结束符的长度(32位整型),然后是字符串的内容以及结束符 \0。在读取时,先以 32 位整型读出整个的长度,然后按照这个长度取出整个字符串的内容。
但是,如果你直接运行这段代码,你会得到一个空白的 file.dat,并没有写入任何数据。这是因为我们的 file 没有正常关闭。为性能起见,数据只有在文件关闭时才会真正写入。因此,我们必须在最后添加一行代码: - file.close(); // 如果不想关闭文件,可以使用 file.flush();
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重新运行一下程序,你就得到宇宙终极问题的答案了。
我们已经获得宇宙终极问题的答案了,下面,我们要将这个答案读取出来: - QFile file("file.dat");
- file.open(QIODevice::ReadOnly);
- QDataStream in(&file);
- QString str;
- qint32 a;
- in >> str >> a;
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这段代码没什么好说的。唯一需要注意的是,你必须按照写入的顺序,将数据读取出来。也就是说,程序数据写入的顺序必须预先定义好。在这个例子中,我们首先写入字符串,然后写入数字,那么就首先读出来的就是字符串,然后才是数字。顺序颠倒的话,程序行为是不确定的,严重时会直接造成程序崩溃。
由于二进制流是纯粹的字节数据,带来的问题是,如果程序不同版本之间按照不同的方式读取(前面说过,Qt 保证读写内容的一致,但是并不能保证不同 Qt 版本之间的一致),数据就会出现错误。因此,我们必须提供一种机制来确保不同版本之间的一致性。通常,我们会使用如下的代码写入: - QFile file("file.dat");
- file.open(QIODevice::WriteOnly);
- QDataStream out(&file);
- // 写入魔术数字和版本
- out << (quint32)0xA0B0C0D0;
- out << (qint32)123;
- out.setVersion(QDataStream::Qt_4_0);
- // 写入数据
- out << lots_of_interesting_data;
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这里,我们增加了两行代码: - out << (quint32)0xA0B0C0D0;
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用于写入魔术数字。所谓魔术数字,是二进制输出中经常使用的一种技术。二进制格式是人不可读的,并且通常具有相同的后缀名(比如 dat 之类),因此我们没有办法区分两个二进制文件哪个是合法的。所以,我们定义的二进制格式通常具有一个魔术数字,用于标识文件的合法性。在本例中,我们在文件最开始写入 0xA0B0C0D0,在读取的时候首先检查这个数字是不是 0xA0B0C0D0。如果不是的话,说明这个文件不是可识别格式,因此根本不需要去继续读取。一般二进制文件都会有这么一个魔术数字,例如 Java 的 class 文件的魔术数字就是 0xCAFEBABE,使用二进制查看器就可以查看。魔术数字是一个 32 位的无符号整型,因此我们使用 quint32 来得到一个平台无关的 32 位无符号整型。
接下来一行,
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是标识文件的版本。我们用魔术数字标识文件的类型,从而判断文件是不是合法的。但是,文件的不同版本之间也可能存在差异:我们可能在第一版保存整型,第二版可能保存字符串。为了标识不同的版本,我们只能将版本写入文件。比如,现在我们的版本是 123。
下面一行还是有关版本的: - out.setVersion(QDataStream::Qt_4_0);
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上面一句是文件的版本号,但是,Qt 不同版本之间的读取方式可能也不一样。这样,我们就得指定 Qt 按照哪个版本去读。这里,我们指定以 Qt 4.0 格式去读取内容。
当我们这样写入文件之后,我们在读取的时候就需要增加一系列的判断: - QFile file("file.dat");
- file.open(QIODevice::ReadOnly);
- QDataStream in(&file);
- // 检查魔术数字
- quint32 magic;
- in >> magic;
- if (magic != 0xA0B0C0D0) {
- return BAD_FILE_FORMAT;
- }
- // 检查版本
- qint32 version;
- in >> version;
- if (version < 100) {
- return BAD_FILE_TOO_OLD;
- }
- if (version > 123) {
- return BAD_FILE_TOO_NEW;
- }
- if (version <= 110) {
- in.setVersion(QDataStream::Qt_3_2);
- } else {
- in.setVersion(QDataStream::Qt_4_0);
- }
- // 读取数据
- in >> lots_of_interesting_data;
- if (version >= 120) {
- in >> data_new_in_version_1_2;
- }
- in >> other_interesting_data;
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这段代码就是按照前面的解释进行的。首先读取魔术数字,检查文件是否合法。如果合法,读取文件版本:小于 100 或者大于 123 都是不支持的。如果在支持的版本范围内(100 <= version <= 123),则当是小于等于 110 的时候,按照 Qt_3_2 的格式读取,否则按照 Qt_4_0 的格式读取。当设置完这些参数之后,开始读取数据。
至此,我们介绍了有关 QDataStream 的相关内容。那么,既然 QIODevice 提供了 read()、readLine() 之类的函数,为什么还要有 QDataStream 呢?QDataStream 同 QIODevice 有什么区别?区别在于,有些 QIODevice 支持随机读写,而 QDataStream 提供的是流的形式,不允许随机读写。我们通过下面一段代码看看什么是流的形式: - QFile file("file.dat");
- file.open(QIODevice::ReadWrite);
- QDataStream stream(&file);
- QString str = "the answer is 42";
- QString strout;
- stream << str;
- file.flush();
- stream >> strout;
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在这段代码中,我们首先向文件中写入数据,紧接着把数据读出来。有什么问题吗?运行之后你会发现,strout 实际是空的。为什么没有读取出来?我们不是已经添加了 file.flush(); 语句吗?原因并不在于文件有没有写入,而是在于我们使用的是“流”。所谓流,就像水流一样,它的游标会随着输出向后移动。当使用 << 操作符输出之后,流的游标已经到了最后,此时你再去读,当然什么也读不到了。所以你需要在输出之后重新把游标设置为 0 的位置才能够继续读取。具体代码片段如下: - stream << str;
- stream.device()->seek(0);
- stream >> strout;
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