Qt扫盲-QDataStream 序列化和反序列化理论

本文主要是介绍Qt扫盲-QDataStream 序列化和反序列化理论，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

QDataStream 序列化和反序列化理论

一、概述
二、QDataStream 概述
三、版本控制
四、读取和写入原始二进制数据
五、读写Qt集合类
六、读写其他Qt类
七、使用读事务
八、Qt支持的序列化类型

一、概述

序列化： 指的是将一个内存对象转化成一串字节数据（存储在一个字节数组中）,可用于保存到本地文件或网络传输。

反序列化： 就是将字节数据还原成内存对象。

序列化是将对象转换为字节流的过程，可以将对象持久化保存在磁盘或者通过网络传输。
反序列化是将字节流转换为对象的过程，可以将保存或传输的对象重新恢复到内存中。

序列化和反序列化的作用包括：

数据持久化：将对象保存到磁盘中，实现数据的长期存储。例如，将用户的配置信息序列化为文件，以便在下次打开应用程序时可以重新加载。
数据传输：通过网络传输对象，实现不同系统之间的数据交互。
分布式计算：在分布式系统中，对象可以在不同节点之间传输和复制，实现数据共享和计算协作。
缓存和缓存同步：将对象序列化后保存在缓存中，提高系统性能，并可以在不同节点之间进行同步和共享缓存数据。
消息传递：在消息队列等异步通信中，通过序列化和反序列化实现消息的发送和接收。
应用状态保存和恢复：将应用程序的状态保存到文件中，以便在下次启动时恢复到之前的状态。

总之，序列化和反序列化在很多场景中都是非常有用的，可以将对象转化为可以存储、传输或共享的格式，以便在需要时可以重新加载和使用。

在Qt官方里提供了一个这样的工具，就是 QDataStream ，注意这里不是Json格式的序列化。

Json文本转Qt对象的可以参考

https://github.com/smurfomen/QSerializer

在这里插入图片描述

二、QDataStream 概述

数据流是编码信息的二进制流，它100%独立于主机的操作系统、CPU或字节顺序。例如，由Windows下的PC机写入的数据流可以被运行Solaris的Sun SPARC读取。

我们还可以使用数据流来读取/写入原始的未编码二进制数据。如果你想要一个“解析”输入流，请参阅QTextStream。
QDataStream类实现了c++基本数据类型的序列化，如char、short、int、char *等。

更复杂数据的序列化是通过将数据分解成基本单元来完成的。

数据流与QIODevice紧密配合。QIODevice表示一种输入/输出介质，可以从中读取数据和向其中写入数据，像文件，socket之类的在QT里都是封装的QIODevice，意味着我们保存在文件里数据同样可以发送到网络中去。

QFile类是I/O设备的一个示例。
示例(将二进制数据写入流):

  QFile file("file.dat");file.open(QIODevice::WriteOnly);QDataStream out(&file);   // we will serialize the data into the fileout << QString("the answer is");   // serialize a stringout << (qint32)42;        // serialize an integer

示例(从流中读取二进制数据):

  QFile file("file.dat");file.open(QIODevice::ReadOnly);QDataStream in(&file);    // read the data serialized from the fileQString str;qint32 a;in >> str >> a;           // extract "the answer is" and 42

写入流的每个项都以预定义的二进制格式写入，该格式根据项的类型而变化。支持的Qt类型包括QBrush, QColor, QDateTime, QFont, QPixmap, QString, QVariant和许多其他。Qt支持所有的类型看后面的备注

对于整数，最好总是将其转换为Qt整数类型进行写入，并将其读回相同的Qt整数类型。这可以确保我们获得所需大小的整数，并使我们免受编译器和平台差异的影响。

枚举可以通过QDataStream序列化，而不需要手动定义流操作符。枚举类使用声明的大小进行序列化。

举个例子，一个char *字符串被写成一个32位整数，等于包含’\0’字节的字符串的长度，后跟包含’\0’字节的字符串的所有字符。当读取char *字符串时，读取4个字节以创建32位长度值，然后读取char *字符串的许多字符，包括’\0’结束符。

初始I/O设备通常在构造函数中设置，但可以使用setDevice()进行更改。如果我们已经到达数据的末尾(或者如果没有I/O设备集)，atEnd()将返回true。

三、版本控制

QDataStream的二进制格式自Qt 1.0以来一直在发展，并且可能会继续发展以反映Qt中的变化。当输入或输出复杂类型时，确保读取和写入使用相同版本的流(version())是非常重要的。如果你需要向前和向后兼容，你可以在应用程序中硬编码版本号:

stream.setVersion(QDataStream::Qt_4_0);

如果我们正在生成一种新的二进制数据格式，例如应用程序创建的文档的文件格式，那么我们可以使用QDataStream以可移植格式写入数据。通常，我们会编写一个简短的头文件，其中包含一个魔术字符串和一个版本号，以便为将来的扩展提供空间。例如:

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

然后这样读:

  QFile file("file.xxx");file.open(QIODevice::ReadOnly);QDataStream in(&file);// Read and check the headerquint32 magic;in >> magic;if (magic != 0xA0B0C0D0)return XXX_BAD_FILE_FORMAT;// Read the versionqint32 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);elsein.setVersion(QDataStream::Qt_4_0);// Read the datain >> lots_of_interesting_data;if (version >= 120)in >> data_new_in_XXX_version_1_2;in >> other_interesting_data;

我们可以在序列化数据时选择要使用的字节顺序。默认设置是大端(MSB优先)。将其更改为小端序会破坏可移植性(除非阅读器也更改为小端序)。我们建议保持此设置，除非我们有特殊要求。

四、读取和写入原始二进制数据

我们可能希望直接从数据流中读取/写入自己的原始二进制数据。可以使用readRawData()将数据从流读入预分配的char *。类似地，可以使用writeRawData()将数据写入流。请注意，数据的任何编码/解码都必须由我们完成。

类似的一对函数是readBytes()和writeBytes()。它们与原始版本的区别如下:readBytes()读取一个quint32，它被认为是要读取的数据的长度，然后将该字节数读入预分配的char *;writeBytes()写入一个包含数据长度的quint32，后面跟着数据。请注意，数据的任何编码/解码(除了长度quint32)都必须由我们完成。

五、读写Qt集合类

Qt容器类也可以序列化为QDataStream。这些包括QList, QLinkedList, QVector, QSet, QHash和QMap。流操作符被声明为类的非成员。

六、读写其他Qt类

除了这里记录的重载流操作符，任何你可能想要序列化到QDataStream的Qt类都将有适当的流操作符声明为类的非成员:

QDataStream &operator<<(QDataStream &, const QXxx &);
QDataStream &operator>>(QDataStream &, QXxx &);

例如，以下是声明为QImage类非成员的流操作符:

QDataStream & operator<< (QDataStream& stream, const QImage& image);
QDataStream & operator>> (QDataStream& stream, QImage& image);

要查看我们喜欢的Qt类是否定义了类似的流操作符，请查看该类文档页面的相关非成员部分。

例如我们去读写自定义的结构体对象

//xx.h
//定义结构体
typedef struct st_mydata
{st_mydata() {};bool sex;int id;int age;QString address;QList<QString> extraInfo;friend QDataStream & operator<<(QDataStream &stream, const struct st_mydata & info);friend QDataStream & operator>>(QDataStream &stream,  struct st_mydata &info);
} ST_MYDATA;//xx.cpp
QDataStream & operator<<(QDataStream &stream, const struct st_mydata & info)
{stream <<info.id;stream <<info.age;stream <<info.sex;stream <<info.address;stream <<info.extraInfo;return stream;
}QDataStream & operator>>(QDataStream &stream, struct st_mydata &info)
{stream >>info.id;stream >>info.age;stream >>info.sex;stream >>info.address;stream >>info.extraInfo;return stream;
}// 用文件使用--写
void SerialDateUse::testWriteSelfStruct()
{ST_MYDATA data;data.id = 101;data.age = 18;data.sex = false;data.address = "四川省成都市双流区一号";data.extraInfo = QList<QString>{"好人", "非常熬", "牛逼嘞"};QFile file("xxxx.bin");file.open(QIODevice::WriteOnly);QDataStream out(&file);out<<data;file.flush();file.close();
}void SerialDateUse::testReadSelfStruct()
{ST_MYDATA data;QFile file("xxxx.bin");if(! file.open(QIODevice::ReadOnly))return;QDataStream in(&file);in>>data;qDebug()<<"[Info]: ----------------- ";qDebug()<<"id: "<<data.id;qDebug()<<"age: "<<data.age;qDebug()<<"sex: "<<(data.sex ? QString("female") : QString("male"));qDebug()<<"address: "<<data.address;qDebug()<<"extra info:"<<data.extraInfo.join(",");
}
/* 输入如下
[Info]: -----------------
id:  101
age:  18
sex:  "male"
address:  "四川省成都市双流区一号"
extra info: "好人,非常熬,牛逼嘞"
*/

读写对象也和结构体一样

class SerialDateUse:QObject
{Q_OBJECT
public:SerialDateUse();friend QDataStream & operator<< (QDataStream& stream, const SerialDateUse& info);friend QDataStream & operator>> (QDataStream& stream, SerialDateUse& info);int age() const;void setAge(int newAge);QString name() const;void setName(const QString &newName);QList<QString> infos() const;void setInfos(const QList<QString> &newInfos);private:int m_age = 0;QString m_name = "None";QList<QString> m_infos;
};

#include "SerialDateUse.h"SerialDateUse::SerialDateUse()
{}int SerialDateUse::age() const
{return m_age;
}void SerialDateUse::setAge(int newAge)
{m_age = newAge;
}QString SerialDateUse::name() const
{return m_name;
}void SerialDateUse::setName(const QString &newName)
{m_name = newName;
}QList<QString> SerialDateUse::infos() const
{return m_infos;
}void SerialDateUse::setInfos(const QList<QString> &newInfos)
{m_infos = newInfos;
}QDataStream &operator<<(QDataStream &stream, const SerialDateUse &info)
{stream<<info.m_age;stream<<info.m_name;stream<<info.m_infos;return stream;
}QDataStream &operator>>(QDataStream &stream, SerialDateUse &info)
{stream>>info.m_age;stream>>info.m_name;stream>>info.m_infos;return stream;
}

使用代码

//写数据
SerialDateUse ss;
ss.setAge(12);
ss.setName("张洪源");
ss.setInfos(QList<QString>{("xxx"), ("YYY")});QFile file("file.bin");
if (!file.open(QIODevice::WriteOnly))
{qDebug()<<"File Write Error";
}
QDataStream out(&file);out<<ss;
file.flush();
file.close();//读数据
SerialDateUse read;QFile readfile("file.bin");
if (!readfile.open(QIODevice::ReadOnly))
{qDebug()<<"File Read Error";
}
QDataStream read_out(&readfile);read_out>>read;qDebug()<<read.age();
qDebug()<<read.name();
qDebug()<<read.infos();
readfile.close();

七、使用读事务

当数据流在异步设备上运行时，数据块可以在任意时间点到达。QDataStream类实现了一种事务机制，该机制提供了使用一系列流操作符自动读取数据的能力。例如，你可以通过使用连接到readyRead()信号的插槽中的事务来处理来自套接字的不完整读取:

  in.startTransaction();QString str;qint32 a;in >> str >> a; // try to read packet atomicallyif (!in.commitTransaction())return;     // wait for more data