QT学习：10 IO类

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title: framework-cpp-qt-10-IO类
EntryName: framework-cpp-qt-10-QIODevice
date: 2020-04-17 10:24:06
categories:
tags:
- qt
- c/c++
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章节描述：

QIODevice类是所有输入输出IO类的基础类，为IO类提供了统一的调用接口（因此我们称QIODevice类以及其派生类为IO类）。

QIODevice 是一个抽象类,所以不能被实例化，但通常会用到它定义的接口，这些接口提供设备无关的I/O特性。例如Qt的XML类通过操作一个QIODevice 的指针，可以使用各种各样的设备（files，buffers等）。

IO设备类型

IO类支持随机存储，和顺序储存设备。

可以使用 isSequential()判断设备是否是顺序设备。

其中顺序设备不支持pos(),size()方法。

调用size()函数时，如果是随机设备则返回当前设备的大小，如果是顺序设备则返回bytesAvailable()。在设备关闭的情况下调用size()函数将不会反映设备的实际大小，因此调用该函数前保证设备已打开。

顺序存取设备：只能从头开始顺序读写数据，不能指定数据的读写位置。顺序设备没有位置概念，也不支持搜索，只能在数据可用时一次性读取所有数据。典型的顺序设备是Socket

随机存取设备：随机设备就是文件，它们具有大小和当前位置，支持在数据流中向前向后搜索，可以定位到任意位置进行数据的读写。

QT中IO设备的继承类图：

QIODevice

│	随机设备

├── QBuffer

├── QFileDevice

│   ├── QFile

│   │   └── QTemporaryFile

│   └── QSaveFile

│

│	顺序设备

├── QAbstractSocket

│   ├── QTcpSocket

│   │   ├── QSctpSocket

│   │   └── QSslSocket

│   └── QUdpSocket

└── QProcess

IO类继承于QIODevice类，只需要实现自己的writeData()和readData()方法。其他读写方法QIODevice都是调用writeData() 和readData()实现的。

操作流程

在访问设备之前，必须先调用open()，并设置正确的OpenMode（such as ReadOnly or ReadWrite）。你可以用write()，putChar()来写入设备。也可以用read(),readLine()来读设备。使用完毕后调用close()。

在访问IO类，必须先调用open()方法打开设备，之后才能调用读写方法对类进行操作。结束操作后需要调用close()方法关闭设备。

调度与同步

IO类发射readyRead()信号表示有数据可以读取，对应的可以调用bytesAvailable()方法了解可以读取多少字节的数据。

同理，发射bytesWritten()信号表示数据写入完成，对应的可以调用bytesToWrite()方法了解写入了多少字节的数据。

IO类的读写函数是非阻塞的，调用方法后不会等待数据读写完成方法，而是立即返回。

QTcpSocket and QProcess是QIODevice的子类，是异步的，这意味着 I/O 函数 write() or read()的结果总是立即返回，然而，当控件返回到事件循环时，可能会发生与设备本身的通信。

因此QIODevice提供函数在阻塞调用线程和不输入事件循环的同时，允许程序立即执行，这使得QIODevice的子类可以被使用，在没有循环事件或者是单线程的条件下,提供了waitForReadyRead()和 waitForBytesWriten()方法实现阻塞（在调用读写方法后调用对应的wait…方法实现阻塞）

waitFor...()：子类会实现相应的函数为了特殊的操作。

比如QProcess 有个叫waitForStarted()的函数。它将会延迟调用的线程，直到那个process已经启动。
QProcess gzip;

gzip.start("gzip", QStringList() << "-c");

if (!gzip.waitForStarted())

    return false;

gzip.write("uncompressed data");

QByteArray compressed;

while (gzip.waitForReadyRead())

    compressed += gzip.readAll();

IO类例如QFile,QTcpSocket提供了buffer机制，用于减少底层驱动系统调用，提高访问速度。特别是提高了getChar,putChar方法的速度。但是在多对象需要读取同一个设备的大批量数据时，buffer会导致内存中存在多个同样的数据副本，内存开销巨大。这个情况，可以在调用open()方法时设置Unbuffered模式关闭buffer机制。

常用操作

open(OpenMode mode):打开设备。mode参数用于设置读写模式，buffer机制，读写机制等。

close():关闭设备

isOpen():判断设备是否被打开。

isWriteable:判断设备是否支持写入模式。（Open方法设置的）

isReadable:判断设备是否支持读取。

isSequential():判断设备是否是顺序设备

isTextModeEnable():Text模式getChar方法将忽略’/r’换行符，返回下个字符。

setTextModeEnable():设置text模式

打开文件

bool QIODevice::open(QIODevice::OpenMode mode)

描述：以指定的方式打开一个文件。

参数解析：

mode：打开方式

QIODevice::NotOpen 不打开
QIODevice::ReadOnly 以只读的方式打开.
QIODevice::WriteOnly 以只写的方式打开，该模式意味着Truncate，除非与ReadOnly，Append或NewOnly结合使用。
QIODevice::ReadWrite 设备以读写的方式打开，写入文件会覆盖之前的内容(打开文件期间多次写入不会覆盖)。
QIODevice::Append 以追加模式打开，以便将所有数据写入文件末尾，此模式下不能读文件。
QIODevice::Truncate 如果可能，删除文件原有内容。
QIODevice::Text 读取时，行尾终止符被转换为'\ n'。写入时，行尾终止符将转换为本地编码，例如Win32的“\ r \ n”。（常用于文本文件以行为单位的读取）
QIODevice::Unbuffered 无缓冲的形式打开，设备中的任何缓冲都会被跳过。
NewOnly：只允许打开一个不存在的文件
ExistingOnly：只允许打开一个已经存在的文件

设置

调用openMode()函数可以获取当前设备的打开模式。如果在设备打开的情况下改变设备模式，可以调用setOpenMode()函数来更改。

调用setTextModelEnabled()函数可以设置设备模式为Text，这对于自定义处理终止符非常有帮助。调用isTextmodeEnabled()函数可以确定设备模式是否有Text。

读取

读取数据前必须先判断是否有数据可读，有两种方法来确定是否可以读取数据：

调用isReadable()函数；
接收到readyRead()信号。（当有新数据可被读取时会发出该信号）

通常采用信号的方式，然后调用bytesAvailable()函数来确定可读取数据的大小，通常与顺序设备一起使用，来确定缓冲区中分配的字节数。

调用read()函数来读取数据，无法读取时返回-1。

便捷函数有readAll()、readLine()/canReadLine()、getChar()/ungetChar()。

写入

调用isWritable()函数可以判断设备是否设置打开模式中包含了WriteOnly标志，这是一个便捷函数。

写入数据时，一般会先写入缓冲区，然后再从缓冲区写入设备。调用bytesToWrite()函数返回即将写入设备的数据大小，而对于无缓冲的设备则返回0。每次写入设备数据时都会发出bytesWritten()信号。

写入数据到设备中，调用write()函数：

qint64 QIODevice::write(const char *data)

qint64 QIODevice::write(const QByteArray &byteArray)

qint64 QIODevice::write(const char *data, qint64 maxSize)

便捷函数有putChar()函数。

读写位置

对于随机设备来说，每次读写都会导致内部的文件指针偏移；只有随机设备才可以设置/读取读写位置。

bool QIODevice::seek(qint64 pos) //定位文件指针。

qint64 QIODevice::pos() const // 获取文件指针位置

事务机制

事务（Transaction），一般是指要做的或所做的事情。在计算机术语中是指访问并可能更新数据项的一个程序执行单元(unit)。事务一般由事务开始(begin transaction)和事务结束(end transaction)之间执行的全体操作组成。

为什么要事务？

事务是为解决数据安全操作提出的，事务控制实际上就是控制数据的安全访问。

用一个简单例子说明：银行转帐业务，账户A要将自己账户上的1000元转到B账户下面，A账户余额首先要减去1000元，然后B账户要增加1000元。假如在中间网络出现了问题，A账户减去1000元已经结束，B因为网络中断而操作失败，那么整个业务失败，必须做出控制，要求A账户转帐业务撤销。这才能保证业务的正确性，完成这个操走就需要事务，将A账户资金减少和B账户资金增加放到同一个事务里，要么全部执行成功，要么全部撤销，这样就保证了数据的安全性。

事务的4个特性（ACID）：

原子性（atomicity）：事务是数据库的逻辑工作单位，而且是必须是原子工作单位，对于其数据修改，要么全部执行，要么全部不执行。

一致性（consistency）：事务在完成时，必须是所有的数据都保持一致状态。在相关数据库中，所有规则都必须应用于事务的修改，以保持所有数据的完整性。（实例：转账，两个账户余额相加，值不变。）

隔离性（isolation）：一个事务的执行不能被其他事务所影响。

持久性（durability）：一个事务一旦提交，事物的操作便永久性的保存在DB中。即便是在数据库系统遇到故障的情况下也不会丢失提交事务的操作。

一般来说，异步设备的输入流是分段的，数据块可以在任意的时间内到达。要在这种情况下读到完整数据，使用QIODevice的事务机制。

读取设备中的数据时，我们可以调用startTransaction()函数来在读取操作序列中设置一个恢复点。接下来的代码进行一般的读取操作，然后调用commitTransaction()函数来提交所有的操作。例如：

in.startTransaction();

QString nextFortune;

in >> nextFortune;

if (!in.commitTransaction())

 return;

调用rollbackTransaction()函数来回滚事务，这会将来自源的输入流恢复到startTransaction()时的点。

读写通道

一些顺序设备支持多通道通信，这些通道代表了具有独立排序传递特性的独立数据流。打开设备后，调用readChannelCount()、writeChannelCount()函数来确定通道数。调用setCurrentReadChannel()、setCurrentWriteChannel()函数来切换通道。

此外，QIODevice还提供额外的信号来处理通道的异步通信。

如果通道有新数据可被设备读取时，发出channelReadyRead()信号。
如果通道有数据写入设备时，发出channelBytesWritten()信号。
关闭读取通道禁止输入流时，会发出readChannelFinished()信号。

错误信息

当设备发生故障时，我们可以调用setErrorString()函数来给设备设置一个错误信息，任何时候都可以调用errorString()函数来查看当前设备的错误信息。