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：

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）：

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：

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 rowCount; //写入文件流，行数

 aStream colCount;//写入文件流，列数

 //获取表头文字

 for (int i=0;i theModel- columnCount();i++)

 QString str=theModel- horizontalHeaderItem(i)- text();//获取表头文字

 aStream str; //字符串写入文件流，Qt预定义编码方式

 //获取数据区的数据

 for (int i=0;i theModel- rowCount();i++)

 QStandardItem* aItem=theModel- item(i,0); //测深

 qint16 ceShen=aItem- data(Qt::DisplayRole).toInt();

 aStream ceShen;// 写入文件流，qint16

 aItem=theModel- item(i,1); //垂深

 qreal chuiShen=aItem- data(Qt::DisplayRole).toFloat();

 aStream chuiShen;//写入文件流， qreal

 aItem=theModel- item(i,2); //方位

 qreal fangWei=aItem- data(Qt::DisplayRole).toFloat();

 aStream fangWei;//写入文件流， qreal

 aItem=theModel- item(i,3); //位移

 qreal weiYi=aItem- data(Qt::DisplayRole).toFloat();

 aStream weiYi;//写入文件流， qreal

 aItem=theModel- item(i,4); //固井质量

 QString zhiLiang=aItem- data(Qt::DisplayRole).toString();

 aStream zhiLiang;// 写入文件流，字符串

 aItem=theModel- item(i,5); //测井

 bool quYang=(aItem- checkState()==Qt::Checked);

 aStream quYang;// 写入文件流，bool型

 aFile.close();

 return true;

}

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 rowCount; //写入文件流，行数
aStream colCount; //写入文件流，列数

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。

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。

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。

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。

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：

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 colCount;i++)

 aStream str; //读取表头字符串

 //获取数据区文字，

 qint16 ceShen;

 qreal chuiShen;

 qreal fangWei;

 qreal weiYi;

 QString zhiLiang;

 bool quYang;

 QStandardItem *aItem;

 QModelIndex index;

 for (int i=0;i rowCount;i++)

 aStream ceShen;//读取测深, qint16

 index=theModel- index(i,0);

 aItem=theModel- itemFromIndex(index);

 aItem- setData(ceShen,Qt::DisplayRole);

 aStream chuiShen;//垂深,qreal

 index=theModel- index(i,1);

 aItem=theModel- itemFromIndex(index);

 aItem- setData(chuiShen,Qt::DisplayRole);


void MainWindow::resetTable(int aRowCount)

{ //表格复位，先删除所有行，再设置新的行数，表头不变

 theModel- removeRows(0,theModel- rowCount()); //删除所有行

 theModel- setRowCount(aRowCount);//设置新的行数

 QString str=theModel- headerData(theModel- columnCount()-1,

 Qt::Horizontal,Qt::DisplayRole).toString();

 for (int i=0;i theModel- rowCount();i++)

 { //设置最后一列

 QModelIndex index=theModel- index(i,FixedColumnCount-1); //获取模型索引

 QStandardItem* aItem=theModel- itemFromIndex(index); //获取item

 aItem- setCheckable(true);

 aItem- setData(str,Qt::DisplayRole);

 aItem- setEditable(false); //不可编辑

}

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。

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：

读写操作都比较方便，支持读写各种数据类型，包括 Qt 的一些类，还可以为流数据读写扩展自定义的数据类型。读写某种类型的数据时，只要是流支持即可，而在文件内部是如何存储的，用户无需关心，由Qt预定义。 写文件和读文件时必须保证使用的流版本兼容，即流的版本号相同，或读取文件的流版本 号高于写文件时的流版本号。这是因为在不同的流版本中，流支持的数据类型的读写方式 可能有所改变，必须保证读写版本的兼容。 用这种方式保存文件时，写入数据采用 Qt 预定义的编码，即写入文件的二进制编码是由 Qt 预定义的，写多少个字节、字节是什么样的顺序，用户是不知道的。如果是由 QDataStream 读取数据，只需按类型读出即可。

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

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。

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：

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 theModel- columnCount();i++)

 aItem=theModel- horizontalHeaderItem(i); //获取表头item

 QString str=aItem- text(); //获取表头文字

 btArray=str.toUtf8(); //转换为字符数组

 aStream.writeBytes(btArray,btArray.length()); //写入文件流,长度uint型，然后是字符串内容

 //获取数据区文字

 qint8 yes=1,no=0; //分别代表逻辑值 true和false

 for (int i=0;i theModel- rowCount();i++)

 aItem=theModel- item(i,0); //测深

 qint16 ceShen=aItem- data(Qt::DisplayRole).toInt();//qint16类型

 aStream.writeRawData((char *) ceShen,sizeof(qint16));//写入文件流

 aItem=theModel- item(i,1); //垂深

 qreal chuiShen=aItem- data(Qt::DisplayRole).toFloat();//qreal 类型

 aStream.writeRawData((char *) chuiShen,sizeof(qreal));//写入文件流

 aItem=theModel- item(i,2); //方位

 qreal fangWei=aItem- data(Qt::DisplayRole).toFloat();

 aStream.writeRawData((char *) fangWei,sizeof(qreal));

 aItem=theModel- item(i,3); //位移

 qreal weiYi=aItem- data(Qt::DisplayRole).toFloat();

 aStream.writeRawData((char *) weiYi,sizeof(qreal));

 aItem=theModel- item(i,4); //固井质量

 QString zhiLiang=aItem- data(Qt::DisplayRole).toString();

 btArray=zhiLiang.toUtf8();

 aStream.writeBytes(btArray,btArray.length());

 aItem=theModel- item(i,5); //测井取样

 bool quYang=(aItem- checkState()==Qt::Checked); //true or false

 if (quYang)

 aStream.writeRawData((char *) yes,sizeof(qint8));

 else

 aStream.writeRawData((char *) no,sizeof(qint8));

 aFile.close();

 return true;

}

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。

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。

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。

例如，将 qint16 类型变量 rowCount 写入文件的语句是：

qint16 rowCount=theModel- rowCount();
aStream.writeRawData((char *)SrowCount,sizeof(qintl6));

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()。

下面是 writeBytes() 函数的原型定义：

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。

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：

QString str= Depth 

QByteArray btArray=str.toUtf8();

aStream.writeBytes(btArray,btArray.length());

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。

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

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。

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

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：

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 colCount;i++)

 aStream.readBytes(buf,strLen);//同时读取字符串长度，和字符串内容

 QString str=QString::fromLocal8Bit(buf,strLen); //可处理汉字

 //获取数据区数据

 QStandardItem *aItem;

 qint16 ceShen;

 qreal chuiShen;

 qreal fangWei;

 qreal weiYi;

 QString zhiLiang;

 qint8 quYang; //分别代表逻辑值 true和false

 QModelIndex index;

 for (int i=0;i rowCount;i++)

 aStream.readRawData((char *) ceShen, sizeof(qint16)); //测深

 index=theModel- index(i,0);

 aItem=theModel- itemFromIndex(index);

 aItem- setData(ceShen,Qt::DisplayRole);

 aStream.readRawData((char *) chuiShen, sizeof(qreal)); //垂深

 index=theModel- index(i,1);

 aItem=theModel- itemFromIndex(index);

 aItem- setData(chuiShen,Qt::DisplayRole);

 aStream.readRawData((char *) fangWei, sizeof(qreal)); //方位

 index=theModel- index(i,2);

 aItem=theModel- itemFromIndex(index);

 aItem- setData(fangWei,Qt::DisplayRole);

 aStream.readRawData((char *) weiYi, sizeof(qreal)); //位移

 index=theModel- index(i,3);

 aItem=theModel- itemFromIndex(index);

 aItem- setData(weiYi,Qt::DisplayRole);

 aStream.readBytes(buf,strLen);//固井质量

 zhiLiang=QString::fromLocal8Bit(buf,strLen);

 index=theModel- index(i,4);

 aItem=theModel- itemFromIndex(index);

 aItem- setData(zhiLiang,Qt::DisplayRole);

 aStream.readRawData((char *) quYang, sizeof(qint8)); //测井取样

 index=theModel- index(i,5);

 aItem=theModel- itemFromIndex(index);

 if (quYang==1)

 aItem- setCheckState(Qt::Checked);

 else

 aItem- setCheckState(Qt::Unchecked);

 aFile.close();

 return true;

}

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;
aStream.readRawData((char *)SrowCount, sizeof(qintl6));

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。

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