#（36）：二進制文件讀寫 在上一章中，我們介紹了有關`QFile`和`QFileInfo`兩個類的使用。我們提到，`QIODevice`提供了`read()`、`readLine()`等基本的操作。同時，Qt 還提供了更高一級的操作：用于二進制的流`QDataStream`和用于文本流的`QTextStream`。本節，我們將講解有關`QDataStream`的使用以及一些技巧。下一章則是`QTextStream`的相關內容。 `QDataStream`提供了基于`QIODevice`的二進制數據的序列化。數據流是一種二進制流，這種流**完全不依賴**于底層操作系統、CPU 或者字節順序（大端或小端）。例如，在安裝了 Windows 平臺的 PC 上面寫入的一個數據流，可以不經過任何處理，直接拿到運行了 Solaris 的 SPARC 機器上讀取。由于數據流就是二進制流，因此我們也可以直接讀寫沒有編碼的二進制數據，例如圖像、視頻、音頻等。 `QDataStream`既能夠存取 C++ 基本類型，如 int、char、short 等，也可以存取復雜的數據類型，例如自定義的類。實際上，`QDataStream`對于類的存儲，是將復雜的類分割為很多基本單元實現的。 結合`QIODevice`，`QDataStream`可以很方便地對文件、網絡套接字等進行讀寫操作。我們從代碼開始看起： ~~~ QFile file("file.dat"); file.open(QIODevice::WriteOnly); QDataStream out(&file); out << QString("the answer is"); out << (qint32)42; ~~~ 在這段代碼中，我們首先打開一個名為 file.dat 的文件（注意，我們為簡單起見，并沒有檢查文件打開是否成功，這在正式程序中是不允許的）。然后，我們將剛剛創建的`file`對象的指針傳遞給一個`QDataStream`實例`out`。類似于`std::cout`標準輸出流，`QDataStream`也重載了輸出重定向`<<`運算符。后面的代碼就很簡單了：將“the answer is”和數字 42 輸出到數據流（如果你不明白這句話的意思，這可是宇宙終極問題的答案 ;-P 請自行搜索《銀河系漫游指南》）。由于我們的 out 對象建立在`file`之上，因此相當于將宇宙終極問題的答案寫入`file`。 需要指出一點：最好使用 Qt 整型來進行讀寫，比如程序中的`qint32`。這保證了在任意平臺和任意編譯器都能夠有相同的行為。 我們通過一個例子來看看 Qt 是如何存儲數據的。例如`char *`字符串，在存儲時，會首先存儲該字符串包括 \0 結束符的長度（32位整型），然后是字符串的內容以及結束符 \0。在讀取時，先以 32 位整型讀出整個的長度，然后按照這個長度取出整個字符串的內容。 但是，如果你直接運行這段代碼，你會得到一個空白的 file.dat，并沒有寫入任何數據。這是因為我們的`file`沒有正常關閉。為性能起見，數據只有在文件關閉時才會真正寫入。因此，我們必須在最后添加一行代碼： ~~~ file.close(); // 如果不想關閉文件，可以使用 file.flush(); ~~~ 重新運行一下程序，你就得到宇宙終極問題的答案了。 我們已經獲得宇宙終極問題的答案了，下面，我們要將這個答案讀取出來： ~~~ QFile file("file.dat"); file.open(QIODevice::ReadOnly); QDataStream in(&file); QString str; qint32 a; in >> str >> a; ~~~ 這段代碼沒什么好說的。唯一需要注意的是，你必須按照寫入的順序，將數據讀取出來。也就是說，程序數據寫入的順序必須預先定義好。在這個例子中，我們首先寫入字符串，然后寫入數字，那么就首先讀出來的就是字符串，然后才是數字。順序顛倒的話，程序行為是不確定的，嚴重時會直接造成程序崩潰。 由于二進制流是純粹的字節數據，帶來的問題是，如果程序不同版本之間按照不同的方式讀取（前面說過，Qt 保證讀寫內容的一致，但是并不能保證不同 Qt 版本之間的一致），數據就會出現錯誤。因此，我們必須提供一種機制來確保不同版本之間的一致性。通常，我們會使用如下的代碼寫入： ~~~ QFile file("file.dat"); file.open(QIODevice::WriteOnly); QDataStream out(&file); // 寫入魔術數字和版本 out << (quint32)0xA0B0C0D0; out << (qint32)123; out.setVersion(QDataStream::Qt_4_0); // 寫入數據 out << lots_of_interesting_data; ~~~ 這里，我們增加了兩行代碼： ~~~ out << (quint32)0xA0B0C0D0; ~~~ 用于寫入魔術數字。所謂魔術數字，是二進制輸出中經常使用的一種技術。二進制格式是人不可讀的，并且通常具有相同的后綴名（比如 dat 之類），因此我們沒有辦法區分兩個二進制文件哪個是合法的。所以，我們定義的二進制格式通常具有一個魔術數字，用于標識文件的合法性。在本例中，我們在文件最開始寫入 0xA0B0C0D0，在讀取的時候首先檢查這個數字是不是 0xA0B0C0D0。如果不是的話，說明這個文件不是可識別格式，因此根本不需要去繼續讀取。一般二進制文件都會有這么一個魔術數字，例如 Java 的 class 文件的魔術數字就是 0xCAFEBABE，使用二進制查看器就可以查看。魔術數字是一個 32 位的無符號整型，因此我們使用`quint32`來得到一個平臺無關的 32 位無符號整型。 接下來一行， ~~~ out << (qint32)123; ~~~ 是標識文件的版本。我們用魔術數字標識文件的類型，從而判斷文件是不是合法的。但是，文件的不同版本之間也可能存在差異：我們可能在第一版保存整型，第二版可能保存字符串。為了標識不同的版本，我們只能將版本寫入文件。比如，現在我們的版本是 123。 下面一行還是有關版本的： ~~~ out.setVersion(QDataStream::Qt_4_0); ~~~ 上面一句是文件的版本號，但是，Qt 不同版本之間的讀取方式可能也不一樣。這樣，我們就得指定 Qt 按照哪個版本去讀。這里，我們指定以 Qt 4.0 格式去讀取內容。 當我們這樣寫入文件之后，我們在讀取的時候就需要增加一系列的判斷： ~~~ QFile file("file.dat"); file.open(QIODevice::ReadOnly); QDataStream in(&file); // 檢查魔術數字 quint32 magic; in >> magic; if (magic != 0xA0B0C0D0) { return BAD_FILE_FORMAT; } // 檢查版本 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); } // 讀取數據 in >> lots_of_interesting_data; if (version >= 120) { in >> data_new_in_version_1_2; } in >> other_interesting_data; ~~~ 這段代碼就是按照前面的解釋進行的。首先讀取魔術數字，檢查文件是否合法。如果合法，讀取文件版本：小于 100 或者大于 123 都是不支持的。如果在支持的版本范圍內（100 <= version <= 123），則當是小于等于 110 的時候，按照`Qt_3_2`的格式讀取，否則按照`Qt_4_0`的格式讀取。當設置完這些參數之后，開始讀取數據。 至此，我們介紹了有關`QDataStream`的相關內容。那么，既然`QIODevice`提供了`read()`、`readLine()`之類的函數，為什么還要有`QDataStream`呢？`QDataStream`同`QIODevice`有什么區別？區別在于，`QDataStream`提供流的形式，性能上一般比直接調用原始 API 更好一些。我們通過下面一段代碼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; ~~~ 在這段代碼中，我們首先向文件中寫入數據，緊接著把數據讀出來。有什么問題嗎？運行之后你會發現，`strout`實際是空的。為什么沒有讀取出來？我們不是已經添加了`file.flush();`語句嗎？原因并不在于文件有沒有寫入，而是在于我們使用的是“流”。所謂流，就像水流一樣，它的游標會隨著輸出向后移動。當使用`<<`操作符輸出之后，流的游標已經到了最后，此時你再去讀，當然什么也讀不到了。所以你需要在輸出之后重新把游標設置為 0 的位置才能夠繼續讀取。具體代碼片段如下： ~~~ stream << str; stream.device()->seek(0); stream >> strout; ~~~