Qt 二进制数据读写详解

Qt 二进制数据读写详解

• [一、Qt 二进制数据读写讲解](#一、Qt 二进制数据读写讲解)
• • 1、核心概念
  • 2、二进制写入操作
  • • [2.1、方法一：直接使用 `QFile` 和 `QByteArray`](#2.1、方法一：直接使用 QFile 和 QByteArray)
    • [2.2、方法二：使用 `QDataStream` 进行序列化（推荐）](#2.2、方法二：使用 QDataStream 进行序列化（推荐）)
  • 3、二进制读取操作
  • • [3.1、方法一：直接使用 `QFile` 和 `QByteArray`](#3.1、方法一：直接使用 QFile 和 QByteArray)
    • [3.2、方法二：使用 `QDataStream` 进行反序列化（推荐）](#3.2、方法二：使用 QDataStream 进行反序列化（推荐）)
  • [4、使用 `QBuffer` 进行内存读写](#4、使用 QBuffer 进行内存读写)
  • 5、注意事项
  • 6、示例：一个简单的十六进制查看器片段
• 二、示例
• • 1、源码
  • 2、运行效果

一、Qt 二进制数据读写讲解

1、核心概念

1. QByteArray ：这是 Qt 中处理原始字节数据的核心容器类。它可以存储任意字节序列（char* 数据）。
2. QFile：用于访问文件系统中的文件。它可以以文本模式或二进制模式打开文件。
3. QDataStream ：提供了一种序列化的方式，将基本数据类型（如 int, float, QString 等）和更复杂的结构转换成字节流，以便写入文件或网络套接字，并能从字节流中还原出来。它负责处理字节序（Endianness）等问题。
4. QBuffer ：将 QByteArray 当作一个 QIODevice（类似于文件或套接字）来使用，方便进行流式操作。

2、二进制写入操作

2.1、方法一：直接使用 QFile 和 QByteArray

#include <QFile>
#include <QByteArray>

// 准备要写入的二进制数据
QByteArray data;
data.append(0x01); // 写入一个字节 0x01
data.append(0x02); // 写入一个字节 0x02
// ... 可以填充任意字节

// 打开文件 (使用 QIODevice::WriteOnly 和 QIODevice::Truncate 确保清空原有内容)
QFile file("binary.dat");
if (file.open(QIODevice::WriteOnly)) {
    // 将整个 QByteArray 写入文件
    qint64 bytesWritten = file.write(data);
    if (bytesWritten == -1) {
        // 处理写入错误
    }
    file.close(); // 关闭文件
} else {
    // 处理文件打开失败
}

2.2、方法二：使用 QDataStream 进行序列化（推荐）

#include <QFile>
#include <QDataStream>

QFile file("structured.dat");
if (file.open(QIODevice::WriteOnly)) {
    QDataStream out(&file);
    out.setVersion(QDataStream::Qt_6_5); // 设置序列化版本，保证兼容性

    // 写入各种类型的数据
    quint8 byteValue = 0xAB;
    qint32 intValue = 123456;
    float floatValue = 3.14159f;
    QString stringValue = "Hello Binary";

    out << byteValue; // 写入一个字节 (quint8)
    out << intValue;  // 写入一个 32 位整数
    out << floatValue; // 写入一个浮点数
    out << stringValue; // 写入一个字符串 (Qt 会处理其内部编码和长度)

    file.close();
} else {
    // 处理错误
}

QDataStream 会自动处理不同平台上可能存在的字节序问题 （大端序 Big-Endian 或小端序 Little-Endian）。默认情况下，它使用大端序。你也可以使用 out.setByteOrder(QDataStream::LittleEndian) 显式设置。

3、二进制读取操作

3.1、方法一：直接使用 QFile 和 QByteArray

#include <QFile>
#include <QByteArray>

QFile file("binary.dat");
if (file.open(QIODevice::ReadOnly)) {
    // 一次性读取整个文件内容到 QByteArray
    QByteArray allData = file.readAll();
    file.close();

    // 处理 allData
    if (allData.size() >= 2) {
        quint8 firstByte = static_cast<quint8>(allData.at(0)); // 读取第一个字节
        quint8 secondByte = static_cast<quint8>(allData.at(1)); // 读取第二个字节
        // ... 根据协议解析后续字节
    }
} else {
    // 处理错误
}

3.2、方法二：使用 QDataStream 进行反序列化（推荐）

#include <QFile>
#include <QDataStream>

QFile file("structured.dat");
if (file.open(QIODevice::ReadOnly)) {
    QDataStream in(&file);
    in.setVersion(QDataStream::Qt_6_5); // 必须与写入时使用的版本一致！

    // 按写入顺序读取数据
    quint8 byteValue;
    qint32 intValue;
    float floatValue;
    QString stringValue;

    in >> byteValue;   // 读取一个字节
    in >> intValue;    // 读取一个 32 位整数
    in >> floatValue;  // 读取浮点数
    in >> stringValue; // 读取字符串

    file.close();

    // 现在可以使用读取到的数据 byteValue, intValue, floatValue, stringValue
} else {
    // 处理错误
}

使用 QDataStream 读取时，顺序和类型必须与写入时完全一致，否则会导致数据错乱或读取失败。QDataStream 会维护一个状态，你可以通过 in.status() 检查是否有错误发生。

4、使用 QBuffer 进行内存读写

#include <QBuffer>
#include <QDataStream>

QByteArray bufferData; // 最终数据将存储在这里
QBuffer buffer(&bufferData);
buffer.open(QIODevice::WriteOnly); // 打开 Buffer 用于写入

QDataStream out(&buffer);
out << QString("Data in Memory") << 42;
buffer.close(); // 此时 bufferData 包含了序列化后的数据

// 从 bufferData 读取
buffer.setBuffer(&bufferData); // 关联同一个 QByteArray
buffer.open(QIODevice::ReadOnly); // 打开 Buffer 用于读取

QDataStream in(&buffer);
QString str;
int num;
in >> str >> num;

buffer.close();

5、注意事项

1. 字节序 ：如果数据需要在不同架构（x86, ARM 等）或不同系统（Windows, Linux, macOS）间交换，务必使用 QDataStream 并统一设置字节序（通常用默认的大端序或显式设置）。
2. 版本控制 ：QDataStream 的序列化格式在不同 Qt 版本间可能有微小变化。使用 setVersion 指定一致的版本号（如 Qt_6_5）可以保证长期存储或跨版本程序的数据兼容性。
3. 错误处理 ：始终检查文件是否成功打开、读写操作是否成功（write 返回写入字节数，QDataStream::status()）。
4. 类型匹配 ：读取时使用的类型必须与写入时完全匹配（例如，写入 qint32 就必须读取 qint32，不能是 int，除非你确定平台上的 int 就是 32 位）。
5. 性能 ：对于大文件，考虑分块读取写入，避免一次性 readAll() 消耗过多内存。
6. 安全性：读取外部二进制文件时要注意潜在的安全风险（如缓冲区溢出）。

6、示例：一个简单的十六进制查看器片段

#include <QFile>
#include <QDebug>

void viewHex(const QString &filename) {
    QFile file(filename);
    if (!file.open(QIODevice::ReadOnly)) {
        qDebug() << "Failed to open file";
        return;
    }

    QByteArray data = file.read(16); // 每次读取 16 字节
    while (!data.isEmpty()) {
        qDebug().noquote() << data.toHex(' ').toUpper(); // 转换为十六进制字符串，空格分隔，大写
        data = file.read(16);
    }

    file.close();
}

二、示例

1、源码

#include "mainwindow.h"
#include "ui_mainwindow.h"
#include <QFile>
#include <QDataStream>
#include <QDebug>

MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)
    : QMainWindow(parent)
    , ui(new Ui::MainWindow)
{
    ui->setupUi(this);
}

MainWindow::~MainWindow()
{
    delete ui;
}

void MainWindow::on_write_clicked()
{
    // 二进制数据写入
    qDebug()<<"开始写入！";
    QFile writeFile("data.bin");
    if (!writeFile.open(QIODevice::WriteOnly)) {
        qDebug() << "文件打开失败";
        return ;
    }

    QDataStream outStream(&writeFile);
    outStream.setVersion(QDataStream::Qt_6_0); // 设置数据流版本

    int intValue = 42;
    double doubleValue = 3.14159;
    QString stringValue = "Qt二进制示例";

    // 写入不同类型数据
    outStream << intValue << doubleValue << stringValue;
    writeFile.close();

    qDebug()<<"写入成功！";
}


void MainWindow::on_read_clicked()
{
    // 二进制数据读取
    qDebug()<<"开始读取！";
    QFile readFile("data.bin");
    if (!readFile.open(QIODevice::ReadOnly)) {
        qDebug() << "文件打开失败";
        return;
    }
    QDataStream inStream(&readFile);
    inStream.setVersion(QDataStream::Qt_6_0);

    int readInt;
    double readDouble;
    QString readString;

    // 按写入顺序读取数据
    inStream >> readInt >> readDouble >> readString;
    readFile.close();
    qDebug()<<"读取成功！";
    // 验证读取结果
    qDebug() << "读取整数:" << readInt;
    qDebug() << "读取浮点数:" << readDouble;
    qDebug() << "读取字符串:" << readString;
}

代码说明：

1. 二进制写入：

   • 使用 QFile 以 QIODevice::WriteOnly 模式创建文件
   • QDataStream 提供序列化接口
   • 通过 << 操作符写入多种数据类型

2. 二进制读取：

   • 以 QIODevice::ReadOnly 模式打开文件
   • 使用相同的 QDataStream 版本
   • 通过 >> 操作符按写入顺序读取数据

3. 注意事项：

   • 数据流版本需保持一致（Qt_6_0 可替换为实际版本）
   • 读取顺序必须与写入顺序严格一致
   • 支持所有Qt基本类型和容器类（如 QList, QMap）

4. 数据类型支持：

   • 基本类型：int, float, double, bool 等
   • Qt类型：QString, QByteArray, QDateTime 等
   • 自定义类型（需实现序列化操作符）

2、运行效果