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Qt學習之路(56): 二進制文件讀寫

編輯：關於C語言

今天開始進入 Qt 的另一個部分：文件讀寫，也就是 IO。文件讀寫在很多應用程序中都是需要的。Qt 通過 QIODevice 提供了IO的抽象，這種設備(device)具有讀寫字節塊的能力。常用的IO讀寫的類包括以下幾個： QFlie 訪問本地文件系統或者嵌入資源 QTemporaryFile 創建和訪問本地文件系統的臨時文件 QBuffer 讀寫 QByteArray QProcess 運行外部程序，處理進程間通訊 QTcpSocket TCP 協議網絡數據傳輸 QUdpSocket 傳輸 UDP 報文 QSslSocket 使用 SSL/TLS 傳輸數據 QProcess、QTcpSocket、QUdpSoctet 和 QSslSocket 是順序訪問設備，它們的數據只能訪問一遍，也就是說，你只能從第一個字節開始訪問，直到最後一個字節。QFile、QTemporaryFile 和 QBuffer 是隨機訪問設備，你可以從任何位置訪問任意次數，還可以使用 QIODevice::seek() 函數來重新定位文件指針。在訪問方式上，Qt 提供了兩個更高級別的抽象：使用 QDataStream 進行二進制方式的訪問和使用 QTextStream 進行文本方式的訪問。這些類可以幫助我們控制字節順序和文本編碼，使程序員從這種問題中解脫出來。 QFile 對於訪問獨立的文件是非常方便的，無論是在文件系統中還是在應用程序的資源文件中。Qt 同樣也提供了 QDir 和 QFileInfo 兩個類，用於處理文件夾相關事務以及查看文件信息等。這次我們先從二進制文件的讀寫說起。以二進制格式訪問數據的最簡單的方式是實例化一個 QFile 對象，打開文件，然後使用 QDataStream 進行訪問。QDataStream 提供了平台獨立的訪問數據格式的方法，這些數據格式包括標准的 C++ 類型，如 int、double等；多種 Qt 類型，如QByteArray、QFont、QImage、QPixmap、QString 和 QVariant，以及 Qt 的容器類，如 QList<T> 和 QMap<K, T>。先看如下的代碼：

QImage image("philip.png");  
 
QMap<QString, QColor> map;  
map.insert("red", Qt::red);  
map.insert("green", Qt::green);  
map.insert("blue", Qt::blue);  
 
QFile file("facts.dat");  
if (!file.open(QIODevice::WriteOnly)) {  
    std::cerr << "Cannot open file for writing: " 
              << qPrintable(file.errorString()) << std::endl;  
    return;  
}  
 
QDataStream out(&file);  
out.setVersion(QDataStream::Qt_4_3);  
 
out << quint32(0x12345678) << image << map;

這裡，我們首先創建了一個 QImage 對象，一個 QMap<QString, QColor>，然後使用 QFile 創建了一個名為 "facts.dat" 的文件，然後以只寫方式打開。如果打開失敗，直接 return；否則我們使用 QFile 的指針創建一個 QDataStream 對象，然後設置 version，這個我們以後再詳細說明，最後就像 std 的 cout 一樣，使用 << 運算符輸出結果。 0x12345678 成為“魔術數字”，這是二進制文件輸出中經常使用的一種技術。我們定義的二進制格式通常具有一個這樣的“魔術數字”，用於標志文件格式。例如，我們在文件最開始寫入 0x12345678，在讀取的時候首先檢查這個數字是不是 0x12345678，如果不是的話，這就不是可識別格式，因此根本不需要去讀取。一般二進制格式都會有這麼一個魔術數字，例如 Java 的 class 文件的魔術數字就是 0xCAFE BABE(很 Java 的名字)，使用二進制查看器就可以查看。魔術數字是一個 32 位的無符號整數，因此我們使用 quint32 宏來得到一個平台無關的 32 位無符號整數。在這段代碼中我們使用了一個 qPrintable() 宏，這個宏實際上是把 QString 對象轉換成 const char *。注意到我們使用的是 C++ 標准錯誤輸出 cerr，因此必須使用這個轉換。當然，QString::toStdString() 函數也能夠完成同樣的操作。讀取的過程就很簡單了，需要注意的是讀取必須同寫入的過程一一對應，即第一個寫入 quint32 型的魔術數字，那麼第一個讀出的也必須是一個 quint32 格式的數據，如

quint32 n;  
QImage image;  
QMap<QString, QColor> map;  
 
QFile file("facts.dat");  
if (!file.open(QIODevice::ReadOnly)) {  
    std::cerr << "Cannot open file for reading: " 
              << qPrintable(file.errorString()) << std::endl;  
    return;  
}  
 
QDataStream in(&file);  
in.setVersion(QDataStream::Qt_4_3);  
 
in >> n >> image >> map;

好了，數據讀出了，拿著到處去用吧！這個 version 是干什麼用的呢？對於二進制的讀寫，隨著 Qt 的版本升級，可能相同的內容有了不同的讀寫方式，比如可能由大端寫入變成了小端寫入等，這樣的話舊版本 Qt 寫入的內容就不能正確的讀出，因此需要設定一個版本號。比如這裡我們使用 QDataStream::Qt_4_3，意思是，我們使用 Qt 4.3 的方式寫入數據。實際上，現在的最高版本號已經是 QDataStream::Qt_4_6。如果這麼寫，就是說，4.3 版本之前的 Qt 是不能保證正確讀寫文件內容的。那麼，問題就來了：我們以硬編碼的方式寫入這個 version，豈不是不能使用最新版的 Qt 的讀寫了？解決方法之一是，我們不僅僅寫入一個魔術數字，同時寫入這個文件的版本。例如：

QFile file("file.xxx");  
file.open(QIODevice::WriteOnly);  
QDataStream out(&file);  
 
// Write a header with a "magic number" and a version  
out << (quint32)0xA0B0C0D0;  
out << (qint32)123;  
 
out.setVersion(QDataStream::Qt_4_0);  
 
// Write the data  
out << lots_of_interesting_data;

這個 file.xxx 文件的版本號是 123。我們認為，如果版本號是123的話，則可以使用 Qt_4_0 版本讀取。所以我們的讀取代碼就需要判斷一下：

QFile file("file.xxx");  
 file.open(QIODevice::ReadOnly);  
 QDataStream in(&file);  
 
 // Read and check the header  
 quint32 magic;  
 in >> magic;  
 if (magic != 0xA0B0C0D0)  
     return XXX_BAD_FILE_FORMAT;  
 
 // Read the version  
 qint32 version;  
 in >> version;  
 if (version < 100)  
     return XXX_BAD_FILE_TOO_OLD;  
 if (version > 123)  
     return XXX_BAD_FILE_TOO_NEW;  
 
 if (version <= 110)  
     in.setVersion(QDataStream::Qt_3_2);  
 else 
     in.setVersion(QDataStream::Qt_4_0);  
 
 // Read the data  
 in >> lots_of_interesting_data;  
 if (version >= 120)  
     in >> data_new_in_XXX_version_1_2;  
 in >> other_interesting_data;