初识QT（四十七）——Qt二进制文件操作（读和写）详解
除了文本文件之外，其他需要按照一定的格式定义读写的文件都称为二进制文件。
每种格式的二进制文件都有自己的格式定义，写入数据时按照一定的顺序写入，读出时也按照相应的顺序读出。
例如地球物理中常用的 SEG-Y 格式文件，必须按照其标准格式要求写入数据才符合这种文件的格式规范，读取数据时也需要按照格式定义来读出。
Qt 使用 QFile 和 QDataStream 进行二进制数据文件的读写：
- QFile 负责文件的 IO 设备接口，即与文件的物理交互；
- QDataStream 以数据流的方式读取文件内容或写入文件内容。
本节以实例 samp7_2 演示二进制文件的读写，图 1 是程序运行的界面。
图 1 实例 samp7_2 的二进制文件读写功能
实例以表格形式编辑一个数据表，采用 Model/View 结构，编辑后的数据保存为二进制文件，这与前面所讲的用纯文本文件存储数据不同。
40 Qt QStringListModel
41 Qt QStandardItemModel
42 Qt标准对话框（5种）
43 Qt自定义对话框
44 Qt多窗口
45 Qt MDI
46 Qt Splash
47 Qt读写文件（2种方式）
48 Qt读写二进制文件
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Qt二进制文件操作（读和写）详解
除了文本文件之外，其他需要按照一定的格式定义读写的文件都称为二进制文件。
每种格式的二进制文件都有自己的格式定义，写入数据时按照一定的顺序写入，读出时也按照相应的顺序读出。
例如地球物理中常用的 SEG-Y 格式文件，必须按照其标准格式要求写入数据才符合这种文件的格式规范，读取数据时也需要按照格式定义来读出。
Qt 使用 QFile 和 QDataStream 进行二进制数据文件的读写：
- QFile 负责文件的 IO 设备接口，即与文件的物理交互；
- QDataStream 以数据流的方式读取文件内容或写入文件内容。
本节以实例 samp7_2 演示二进制文件的读写，图 1 是程序运行的界面。
图 1 实例 samp7_2 的二进制文件读写功能
实例以表格形式编辑一个数据表，采用 Model/View 结构，编辑后的数据保存为二进制文件，这与前面所讲的用纯文本文件存储数据不同。
根据 QDataStream 保存文件时使用的数据编码的方式不同，可以保存为两种文件：
- 用 Qt 预定义编码保存各种类型数据的文件，定义文件后缀为“.stm”。Qt 预定义编码是指在写入某个类型数据，如整形数、字符串等到文件流时，使用 Qt 预定义的编码。可以将这种Qt预定义数据格式编码类比于 HTML 的标记符，Qt 写入某种类型数据时用了 Qt 预定义的标记符，读出数据时，根据标记符读出数据。使用 Qt 预定义编码保存的流文件，某些字节是 QDataStream 自己写入的，我们并不完全知道文件内每个字节的意义，但是用 QDataStream 可以读出相应的数据。
- 标准编码数据文件，定义文件后缀为“.dat”。在将数据写到文件时，完全使用数据的二进制原始内容，每个字节都有具体的定义，在读出数据时，只需根据每个字节的定义读出数据即可。
实例 samp7_2 具有如下功能：
- 可以在表格内编辑数据，同样的表格数据内容可以保存为两种格式的文件，Qt预定义编码文件（stm文件）和标准编码文件（dat文件)；
- 界面上的表格数据可以修改，可以添加行、插入行、删除行；
- 可以读取 stm 文件或 dat 文件，虽然文件格式不一样，但对相同的界面数据表存储的文件的实质内容是一样的。
实例 samp7_2 的主窗口使用了 Model/View 结构、标准项数据模型 QStandardItemModel 和选择模型 QItemSelectionModel，界面上使用了 QTableView 组件，还有代理组件。
这些涉及Model/View的设计可参考前面章节，这些设计在前述章节里己经介绍过，不是本节的重点，不再详述。
为便于理解后面的程序，这里给出主窗口 MainWindow 类中自定义的一些变量和函数，具体如下（忽略了自动生成的一些定义）：
复制纯文本复制 - class MainWindow : public QMainWindow
- {
- private:
- QLabel *LabCellPos; //当前单元格行列号
- QLabel *LabCellText; //当前单元格内容
- QWIntSpinDelegate intSpinDelegate; //整型数，代理组件
- QWFloatSpinDelegate floatSpinDelegate; //浮点数，代理组件
- QWComboBoxDelegate comboBoxDelegate; //列表选择，代理组件
- QStandardItemModel *theModel; //数据模型
- QItemSelectionModel *theSelection; //选择模型
- void resetTable (int aRowCount) ; //表格复位，设定行数 bool
- saveDataAsStream (QString& aFileName) ;//保存为 stm 文件 bool
- openDataAsStream (QString& aFileName) ;//打开 stm 文件
- bool saveBinaryFile (QString& aFileName) ; //保存为 dat 文件
- bool openBinaryFile (QString& aFileName) ; //打开 dat 文件
- };
class MainWindow : public QMainWindow
{
private:
QLabel *LabCellPos; //当前单元格行列号
QLabel *LabCellText; //当前单元格内容
QWIntSpinDelegate intSpinDelegate; //整型数，代理组件
QWFloatSpinDelegate floatSpinDelegate; //浮点数，代理组件
QWComboBoxDelegate comboBoxDelegate; //列表选择，代理组件
QStandardItemModel *theModel; //数据模型
QItemSelectionModel *theSelection; //选择模型
void resetTable (int aRowCount) ; //表格复位，设定行数 bool
saveDataAsStream (QString& aFileName) ;//保存为 stm 文件 bool
openDataAsStream (QString& aFileName) ;//打开 stm 文件
bool saveBinaryFile (QString& aFileName) ; //保存为 dat 文件
bool openBinaryFile (QString& aFileName) ; //打开 dat 文件
};Qt预定义编码文件的读写
保存为stm文件
先看文件保存功能，因为从文件保存功能的代码可以看出文件内数据的存储顺序。在图 1 的窗口上编辑表格的数据后，单击工具栏上的“保存 stm 文件”，可以使用 Qt 预定义编码方式保存文件。此按钮的响应代码如下：
复制纯文本复制 - void MainWindow::on_actSave_triggered()
- { //以Qt预定义编码保存数据文件
- QString curPath=QDir::currentPath();
- QString aFileName=QFileDialog::getSaveFileName(this,tr("选择保存文件"),curPath,
- "Qt预定义编码数据文件(*.stm)");
- if (aFileName.isEmpty())
- return;
- if (saveDataAsStream(aFileName)) //保存为流数据文件
- QMessageBox::information(this,"提示消息","文件已经成功保存!");
- }
- bool MainWindow::saveDataAsStream(QString &aFileName)
- {//将模型数据保存为Qt预定义编码的数据文件
- QFile aFile(aFileName); //以文件方式读出
- if (!(aFile.open(QIODevice::WriteOnly | QIODevice::Truncate)))
- return false;
- QDataStream aStream(&aFile);
- aStream.setVersion(QDataStream::Qt_5_9); //设置版本号，写入和读取的版本号要兼容
- qint16 rowCount=theModel->rowCount(); //数据模型行数
- qint16 colCount=theModel->columnCount(); //数据模型列数
- aStream<
- aStream<
- //获取表头文字
- for (int i=0;i
columnCount();i++) - {
- QString str=theModel->horizontalHeaderItem(i)->text();//获取表头文字
- aStream<
- }
- //获取数据区的数据
- for (int i=0;i
rowCount();i++) - {
- QStandardItem* aItem=theModel->item(i,0); //测深
- qint16 ceShen=aItem->data(Qt::DisplayRole).toInt();
- aStream<
- aItem=theModel->item(i,1); //垂深
- qreal chuiShen=aItem->data(Qt::DisplayRole).toFloat();
- aStream<
- aItem=theModel->item(i,2); //方位
- qreal fangWei=aItem->data(Qt::DisplayRole).toFloat();
- aStream<
- aItem=theModel->item(i,3); //位移
- qreal weiYi=aItem->data(Qt::DisplayRole).toFloat();
- aStream<
- aItem=theModel->item(i,4); //固井质量
- QString zhiLiang=aItem->data(Qt::DisplayRole).toString();
- aStream<
- aItem=theModel->item(i,5); //测井
- bool quYang=(aItem->checkState()==Qt::Checked);
- aStream<
- }
- aFile.close();
- return true;
- }
- aStream<
void MainWindow::on_actSave_triggered()
{ //以Qt预定义编码保存数据文件
QString curPath=QDir::currentPath();
QString aFileName=QFileDialog::getSaveFileName(this,tr("选择保存文件"),curPath,
"Qt预定义编码数据文件(*.stm)");
if (aFileName.isEmpty())
return;
if (saveDataAsStream(aFileName)) //保存为流数据文件
QMessageBox::information(this,"提示消息","文件已经成功保存!");
}
bool MainWindow::saveDataAsStream(QString &aFileName)
{//将模型数据保存为Qt预定义编码的数据文件
QFile aFile(aFileName); //以文件方式读出
if (!(aFile.open(QIODevice::WriteOnly | QIODevice::Truncate)))
return false;
QDataStream aStream(&aFile);
aStream.setVersion(QDataStream::Qt_5_9); //设置版本号，写入和读取的版本号要兼容
qint16 rowCount=theModel->rowCount(); //数据模型行数
qint16 colCount=theModel->columnCount(); //数据模型列数
aStream<columnCount();i++)
{
QString str=theModel->horizontalHeaderItem(i)->text();//获取表头文字
aStream<rowCount();i++)
{
QStandardItem* aItem=theModel->item(i,0); //测深
qint16 ceShen=aItem->data(Qt::DisplayRole).toInt();
aStream<item(i,1); //垂深
qreal chuiShen=aItem->data(Qt::DisplayRole).toFloat();
aStream<item(i,2); //方位
qreal fangWei=aItem->data(Qt::DisplayRole).toFloat();
aStream<item(i,3); //位移
qreal weiYi=aItem->data(Qt::DisplayRole).toFloat();
aStream<item(i,4); //固井质量
QString zhiLiang=aItem->data(Qt::DisplayRole).toString();
aStream<item(i,5); //测井
bool quYang=(aItem->checkState()==Qt::Checked);
aStream< 自定义函数 saveDataAsStream() 将表格的数据模型 theModel 的数据保存为一个 stm 文件。代码首先是创建 QFile 对象 aFile 打开文件，然后创建 QDataStream 对象 aStream 与 QFile 对象关联。
在开始写数据流之前，为 QDataStream 对象 aStream 设置版本号，即调用 setVersion() 函数，并传递一个 QDataStream::Version 枚举类型的值：
aStream.setVersion(QDataStream::Qt_5_9);
这表示 aStream 将以 QDataStream::Qt_5_9 版本的预定义类型写文件流。
注意，以 Qt 的预定义类型编码保存的文件需要指定流版本号，因为每个版本的 Qt 对数据类型的编码可能有差别，需要保证写文件和读文件的流版本是兼容的。
接下来，就是按照需要保存数据的顺序写入文件流。例如在文件开始，先写入行数和列数两个qint16的整数。因为行数和列数关系到后面的数据是如何组织的，因此在读取文件数据时，首先读取这两个整数，然后根据数据存储方式的约定，就知道后续数据该如何读取了。向文件写入数据时，直接用流的输入操作，如：
aStream< 在读取各列的表头字符串之后，将其写入数据流。然后逐行扫描表格的数据模型，将每一行的列数据写入数据流。 stm文件格式 根据 saveDataAsStream() 函数的代码，可知 Qt 预定义编码保存的 stm 文件的格式，如表 2 所示。 读取stm文件 下面是工具栏按钮“打开 stm 文件”的响应代码及相关函数代码，选择需要打开的 stm 文件后，主要是调用自定义函数 openDataAsStream() 将其打开： 读取 stm 文件的数据之前也必须设置 QDataStream 的流版本号，应该等于或高于数据保存时的流版本号。 前面是釆用 Qt 预定义编码读写 stm 文件，这种方法使用简单，但是文件的格式不完全透明，不能创建用于交换的通用格式文件。 字节序 在保存为标准编码的二进制文件时，无须指定 QDataStream 的版本，因为不会用到 Qt 的类型预定义编码，文件的每个字节的意义都是用户自己定义的。但是如有必要，需要为文件指定字节顺序，如： aStream.setByteOrder(QDataStream::LittleEndian); 字节顺序分为大端字节序和小端字节序，小端字节序指低字节数据存放在内存低地址处，高字节数据存放在内存高地址处；大端字节序则相反。 writeRawData()函数 QdataStream 采用函数 writeRawData() 将数据写入数据流，在保存 qint8、qintl6、qreal 等类型的数据时都使用这个函数，其函数原型是： int QDataStream::writeRawData(const char *s, int len) 其中参数 s 是一个指向字节型数据的指针，len 是字节数据的长度。调用 writeRawData() 函数将会向文件流连续写入 len 个字节的数据，这些字节数据保存在指针 s 指向的起始地址里。 qint16 rowCount=theModel->rowCount(); writeBytes()函数 在将字符串数据写入文件时，使用的是 writeBytes() 函数，而不是 writeRawData()。 QDataStream SQDataStream::writeBytes(const char *s, uint len) 其中参数 s 是一个指向字节型数据的指针，len 是字节数据的长度。writeBytes() 在写入数据时，会先将 len 作为一个 quint32 类型写入数据流，然后再写入 len 个从指针 s 获取的数据。 文件中实际保存的内容见表 3。前 4 个字节是 quint32 类型的整数，表示保存数据的字节个数，这里是 5，表示后续有 5 个字节数据。从第5字节开始，是保存的字符串”Depth”的每个字符的 ASCII 码。 用 saveBinaryFile() 函数保存数据为标准编码二进制文件，文件后缀为“.dat”。根据 saveBinaryFile() 函数的内容，dat 文件的格式见表 4。 对于保存的 dat 文件，主窗口工具栏上的“打开dat文件”按钮可以打开保存的 dat 文件，下面是打开 dat 文件的函数 openBinaryFile() 的代码： 字节序 在流创建后，需要用 setByteOrder() 函数指定字节序，并且与写入文件时用的字节序一致。 readRawData()函数 在读取基本类型数据时，使用 QDataStream 的 readRawData() 函数，该函数原型为： int QDataStream::readRawData(char *s, int len) 它会读取 len 个字节的数据，并且保存到指针 s 指向的存储区。例如： qint16 rowCount; readBytes()函数 读取字符串时使用 readBytes() 函数，它是与 writeBytes() 功能对应的函数，其函数原型为: QDataStream SQDataStream::readBytes(char *&s, uint &len) 对应表格 3，使用 readBytes() 函数时，会先自动读取前 4 个字节数据作为 quint32 的数据，并赋值给 len 参数，因为 len 是以引用方式传递的参数，所以，len 返回读取的数据的字节数。然后根据 len 的大小读取相应字节的数据，存储到指针 s 指向的存储区。
数据流写入数据时都使用运算符“<<”，不论写的是 qint16、qreal 还是字符串。除了可以写入基本的数据类型外，QDataStream 流操作还可以写入很多其他类型的数据，如 QBrnsh、QColor, QImage、QIcon 等，这些称为可序列化的数据类型（Serializing Qt Data Types）。
QDataStream 以流操作写入这些数据时，我们并不知道文件里每个字节是如何存储的，但是知道数据写入的顺序，以及每次写入数据的类型。在文件数据读出时，只需按照顺序和类型对应读出即可。
顺序号
数据
类型
备注
1
rowCount
qintl6
行数
2
colCount
qintl6
列数
3
“Depth”
QString
表头标题1
4
"Measured Depth"
QString
表头标题2
5
"Direction"
QString
表头标题3
6
"Offset"
QString
表头标题4
7
"Quality"
QString
表头标题5
8
"Sampled"
QString
表头标题6
9
第1行各列数据
qint16
测深
10
qreal
垂深
11
qreal
方位
12
qreal
位移
13
QString
固井质量
14
bool
是否测井取样
15
第2行各列数据
从表 2 中可以知道 stm 文件的数据存储顺序和类型，但是并不知道 qint16 类型的数据存储为几个字节以及 QString 类型的数据是如何定义长度和字符内容的，其实也不需要知道这些具体的存储方式，在从文件读出时，只需按照表 2 的顺序和类型读出数据即可。复制纯文本复制
void MainWindow::on_actOpen_triggered()
{
QString curPath=QDir::currentPath();
//调用打开文件对话框打开一个文件
QString aFileName=QFileDialog::getOpenFileName(this,tr("打开一个文件"),curPath,
"流数据文件(*.stm)");
if (aFileName.isEmpty())
return; //
if (openDataAsStream(aFileName)) //保存为流数据文件
QMessageBox::information(this,"提示消息","文件已经打开!");
}
bool MainWindow::openDataAsStream(QString &aFileName)
{ //从Qt预定义流文件读入数据
QFile aFile(aFileName); //以文件方式读出
if (!(aFile.open(QIODevice::ReadOnly)))
return false;
QDataStream aStream(&aFile); //用文本流读取文件
aStream.setVersion(QDataStream::Qt_5_9); //设置流文件版本号
qint16 rowCount,colCount;
aStream>>rowCount; //读取行数
aStream>>colCount; //列数
this->resetTable(rowCount); //表格复位
//获取表头文字
QString str;
for (int i=0;i
然后就是按照表 2 所示的写入数据时的顺序和类型，相应地读出每个数据。文件里最早的两个数据是表格的行数和列数，读出这两个数据，就能知道数据的行数和列数，并调用自定义函数 resetTable() 给数据模型复位，并设置其行数。
然后将保存的每行数据读入到数据模型的每个项中，这样窗口上的 QTableView 组件就可以显示数据了。
使用 QDataStream 的流操作方式读写文件的特点如下：
但是，如果由这种方法创建的文件是用于交换的，需要 用其他的编程语言（如Matlab)来读取文件内容，则存在问题了。因为其他语言并没有与Qt的流写入完全一致的流读出功能，例如，其他语言并不知道 Qt 保存的 QString 或 QFont 的内容是如何组织的。标准编码文件的读写
保存为dat文件
创建通用格式文件（即文件格式完全透明，每个字节都有具体的定义，如 SEG-Y 文件）的方法是以标准编码方式创建文件，使文件的每个字节都有具体的定义。用户在读取这种文件时，按照文件格式定义读取出每个字节数据并做解析即可，不管使用什么编程语言都可以编写读写文件的程序。
主窗口工具栏上的“保存 dat 文件”按钮将表格中的数据保存为标准编码的文件，文件后缀是“.dat”。保存 dat 文件的代码是：复制纯文本复制
void MainWindow::on_actSaveBin_triggered()
{//保存二进制文件
QString curPath=QDir::currentPath();
//调用打开文件对话框选择一个文件
QString aFileName=QFileDialog::getSaveFileName(this,tr("选择保存文件"),curPath,"二进制数据文件(*.dat)");
if (aFileName.isEmpty())
return;
if (saveBinaryFile(aFileName)) //保存为流数据文件
QMessageBox::information(this,"提示消息","文件已经成功保存!");
}
bool MainWindow::saveBinaryFile(QString &aFileName)
{ //保存为纯二进制文件
QFile aFile(aFileName); //以文件方式读出
if (!(aFile.open(QIODevice::WriteOnly)))
return false;
QDataStream aStream(&aFile); //用文本流读取文件
aStream.setByteOrder(QDataStream::LittleEndian);//windows平台
qint16 rowCount=theModel->rowCount();
qint16 colCount=theModel->columnCount();
aStream.writeRawData((char *)&rowCount,sizeof(qint16)); //写入文件流
aStream.writeRawData((char *)&colCount,sizeof(qint16));//写入文件流
//获取表头文字
// QString str;
QByteArray btArray;
QStandardItem *aItem;
for (int i=0;i
基于 X86 平台的计算机是小端字节序的，所以 Windows 系统是小端字节序，而有的嵌入式平台或工作站平台则是大端字节序的。读取一个文件时，首先需要知道它是以什么字节序存储的，这样才可以正确的读出。
setByteOrder() 函数的参数是 QDataStream::ByteOrder 枚举类型常量，QDataStream::BigEndian 是大端字节序，QDataStream::LittleEndian 是小端字节序。
例如，将 qint16 类型变量 rowCount 写入文件的语句是：
aStream.writeRawData((char *)SrowCount,sizeof(qintl6));
下面是 writeBytes() 函数的原型定义：
writeBytes() 适合于写入字符串数据，因为在写入字符串之前要先写入字符串的长度，这样在读取文件时，就能知道字符串的长度，以便正确读出字符串。
例如，下面的代码将字符串“Depth”写入文件流：复制纯文本复制
QString str="Depth";
QByteArray btArray=str.toUtf8();
aStream.writeBytes(btArray,btArray.length());
字节序号
1 2 3 4
5
6
7
8
9
字节数据（Hex)
05 00 00 00
44
65
70
74
68
内容
后续数据长度，表示有5字节
D
e
p
t
h
由于写入文件的字符串的长度一般是不固定的，因此如果以 writeRawData() 函数写入文件，只会写入字符串的内容，而没有表示字符串的长度。在文件读出时，如果不己知字符串长度，则难以正确读出字符串内容。而 writeBytes() 函数首先写入了字符串的长度，在读取文件时，先从前四个字节读出字符串长度，知道数据有多少个字节就可以正确读出了。
QDataStream 提供了与 writeBytes() 对应的函数 readBytes()，它可以自动读取长度和内容，适用于字符串数据的读取。dat文件格式
顺序号
数据
类型
字节数
备注
1
rowCount
qint16
2
行数
2
colCount
qint16
2
列数
3
“Depth”
QString
4+5
表头标题1
4
"Measured Depth"
QString
4+14
表头标题2
5
” Direction”
QString
4+9
表头标题3
6
"Offset"
QString
4+6
表头标题4
7
"Quality"
QString
4+7
表头标题5
8
"Sampled"
QString
4+7
表头标题6
9
第1行各列数据
qint16
2
测深
10
qreal
8
垂深
11
qreal
8
方位
12
qreal
8
位移
13
QString
4+字符串字节数
固井质量字符串
14
15第2行各列数据
qint8
1
是否测井取样
在表 4 中，可以看到文件内的每个字节都是有具体定义的，这样，无论用什么语言编写一个文件读取的程序，只要按照这个格式来读取，都可以正确读出文件内容。
dat 文件的数据是否是按照表 4 所示的顺序存储的呢？可以创建一个简单的数据表格，保存为 dat 后缀的文件，然后用显示文件二进制内容的软件来查看，如 UltraEdit 或 WinHex，这些软件在分析文件格式，编写文件读写程序时特别有用。读取dat文件
复制纯文本复制
bool MainWindow::openBinaryFile(QString &aFileName)
{//打开二进制文件
QFile aFile(aFileName); //以文件方式读出
if (!(aFile.open(QIODevice::ReadOnly)))
return false;
QDataStream aStream(&aFile); //用文本流读取文件
aStream.setByteOrder(QDataStream::LittleEndian);
qint16 rowCount,colCount;
aStream.readRawData((char *)&rowCount, sizeof(qint16));
aStream.readRawData((char *)&colCount, sizeof(qint16));
this->resetTable(rowCount);
//获取表头文字,但是并不利用
char *buf;
uint strLen; //也就是 quint32
for (int i=0;i
aStream.readRawData((char *)SrowCount, sizeof(qintl6));