Qt开发⑩Qt的文件操作+Qt多线程_使用示例

GR鲸鱼

于 2025-02-28 23:33:07 发布

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分类专栏： Qt开发文章标签： qt 开发语言

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1. Qt的文件操作

Qt 文件概述：

文件操作是应用程序必不可少的部分。Qt 作为一个通用开发库，提供了跨平台的文件操作能力。Qt 提供了很多关于文件的类，通过这些类能够对文件系统进行操作，如文件读写、文件信息获取、文件复制或重命名等。

1.1 输入输出设备类

在 Qt 中，文件读写的类为 QFile 。QFile 的父类为 QFileDevice ，QFileDevice 提供了文件交互操作的底层功能。 QFileDevice 的父类是 QIODevice，QIODevice 的父类为 QObject。

QIODevice 是 Qt 中所有输入输出设备（input/output device，简称 I/O 设备）的基础类，I/O 设备就是能进行数据输⼊和输出的设备，例如文件是一种 I/O 设备，网络通信中的 socket 是 I/O 设备，串口、蓝牙等通信接口也是 I/O 设备，所以它们也是从 QIODevice 继承来的。

Qt 中主要的一些 I/O 设备类的继承关系如下图所示：

上图中各类的说明如下：

QFile 是用于文件操作和⽂件数据读写的类，使用 QFile 可以读写任意格式的文件。
QSaveFile 是用于安全保存文件的类。使用 QSaveFile 保存⽂件时，它会先把数据写入一个临时文件，成功提交后才将数据写⼊最终的⽂件。如果保存过程中出现错误，临时文件里的数据不会被写入最终文件，这样就能确保最终文件中不会丢失数据或被写入部分数据。在保存比较大的文件或复杂格式的文件时可以使用这个类，例如从网络上下载文件等。
QTemporaryFile 是用于创建临时文件的类。使用函数 QTemporaryFile::open() 就能创建⼀个文件名唯一的临时文件，在 QTemporaryFile 对象被删除时，临时文件被自动删除。
QTcpSocket 和 QUdpSocket 是分别实现了 TCP 和 UDP 的类。
QSerialPort 是实现了串口通信的类，通过这个类可以实现计算机与串口设备的通信。
QBluetoothSocket 是用于蓝牙通信的类。手机和平板计算机等移动设备有蓝牙通信模块，笔记本电脑一般也有蓝牙通信模块。通过 QBluetoothSocket 类，就可以编写蓝牙通信程。如编程实现笔记本电脑与手机的蓝牙通信。
QProcess 类用于启动外部程序，并且可以给程序传递参数。
QBuffer 以⼀个 QByteArray 对象作为数据缓冲区，将 QByteArray 对象当作⼀个 I/O 设备来读写。

1.2 文件读写类

在 Qt 中，文件的读写主要是通过 QFile 类来实现。在 QFile 类中提供了一些用来读写文件的方法。对于文件的操作主要有：

读数据：QFile 类中提供了多个方法用于读取文件内容；如 read()、readAll()、readLine() 等。
写数据：QFile 类中提供了多个方法用于往文件中写内容；如 write()、writeData() 等。
关闭文件：文件使用结束后必须用函数 close() 关闭文件。

访问一个设备之前，需要使用 open()函数打开该设备，而且必须指定正确的打开模式，QIODevice 中所有的打开模式由 QIODevice::OpenMode 枚举变量定义，其取值如下：

打开(读)文件 & 保存(写)文件

（1）在 "mainwindow.h" 文件中声明 handleAction1 和handleAction2 方法

（2）在 "mainwindow.cpp" 文件中实现对应功能

实现效果如下：

1.3 文件和目录信息类

QFileInfo 是 Qt 提供的一个用于获取文件和目录信息的类，如获取文件名、文件大小、文件修改日期等。类似于这样的功能，在 C/C++ 标准库中原先是没有的，所以要想使用类似的功能往往需要使用系统 API。后来，C++17 引入了一个模块：filesystem，将上述内容纳入其中。

QFileInfo 类中提供了很多的方法，常用的有：

completeBaseName() 获取完整的文件名
suffix() 获取文件后缀名
completeSuffix() 获取完整的文件后缀
isDir() 检查该文件是否是目录
isExecutable() 检查该文件是否是可执行文件
fileName() 获得文件名
size() 获取文件大小
isFile() 判断是否为文件
fileTime() 获取文件创建时间、修改时间、最近访问时间等

示例：

在 "widget.cpp" 文件中添加如下代码：

实现效果如下：

2. Qt 多线程

在 Qt 中，多线程的处理一般是通过 QThread 类来实现。

QThread 代表一个在应用程序中可以独立控制的线程，也可以和进程中的其他线程共享数据。

QThread 对象管理程序中的一个控制线程。

2.1 QThread 常用 API

2.2 使用线程

创建线程的步骤：

自定义一个类，继承于 QThread，并且只有一个线程处理函数（和主线程不是同⼀个线程），这个线程处理函数主要就是重写父类中的 run() 函数。
线程处理函数里面写入需要执行的复杂数据处理。
启动线程不能直接调用 run() 函数，需要使用对象来调用 start() 函数实现线程启动。
线程处理函数执行结束后可以定义⼀个信号来告诉主线程。
最后关闭线程。

使用线程演示：

（1）首先新建 Qt 项目

设计 UI 界面如下：

（2）新建一个类，继承于 QThread 类

程序如下：

执行效果：

说明：

线程函数内部不允许操作 UI 图形界面，⼀般用数据处理。
connect() 函数第五个参数表示的为连接的方式，且只有在多线程的时候才意义。

connect() 函数第五个参数为 Qt::ConnectionType，用于指定信号和槽的连接类型。同时影响信号的传递方式和槽函数的执行顺序。

Qt::ConnectionType 提供了以下五种方式：

2.3 线程安全

实现线程互斥和同步常用的类有：

互斥锁：QMutex、QMutexLocker
条件变量：QWaitCondition
信号量：QSemaphore
读写锁：QReadLocker、QWriteLocker、QReadWriteLock

（1）互斥锁

互斥锁是⼀种保护和防止多个线程同时访问同一对象实例的方法。在 Qt 中，互斥锁主要是通过 QMutex 类来处理。

QMutex 特点：QMutex 是 Qt 框架提供的互斥锁类，用于保护共享资源的访问，实现线程间的互斥操作。用途：在多线程环境下，通过互斥锁来控制对共享数据的访问，确保线程安全。

QMutex mutex;
 
mutex.lock(); //上锁
 
//访问共享资源
//...
 
mutex.unlock(); //解锁

QMutexLocker 特点：QMutexLocker 是 QMutex 的辅助类，使用 RAII（Resource Acquisition Is Initialization）方式对互斥锁进行上锁和解锁操作。用途：简化对互斥锁的上锁和解锁操作，避免忘记解锁导致的死锁等问题。

QMutex mutex;
{
    QMutexLocker locker(&mutex); //在作⽤域内⾃动上锁
 
    //访问共享资源
    //...
 
} //在作⽤域结束时⾃动解锁

QReadWriteLocker、QReadLocker、QWriteLocker特点：

QReadWriteLock 是读写锁类，用于控制读和写的并发访问。
QReadLocker 用于读操作上锁，允许多个线程同时读取共享资源。
QWriteLocker 用于写操作上锁，只允许一个线程写入共享资源。

用途：在某些情况下，多个线程可以同时读取共享数据，但只有一个线程能够进行写操作。读写锁提供了更高效的并发访问方式。

QReadWriteLock rwLock;
//在读操作中使⽤读锁
{
    QReadLocker locker(&rwLock); //在作⽤域内⾃动上读锁
 
    //读取共享资源
    //...
 
} //在作⽤域结束时⾃动解读锁
 
 
 
//在写操作中使⽤写锁
{
    QWriteLocker locker(&rwLock); //在作⽤域内⾃动上写锁
 
    //修改共享资源
    //...
 
} //在作⽤域结束时⾃动解写锁

执行效果：

两个线程使用一把锁：

在示例 1 的基础上使用 QMutexLocker 锁：

执行效果如下：

Qt 的锁和 C++ 标准库中的锁，本质上都是封装的系统提供的锁。编写多线程程序时，可以使用 Qt 的锁，也可以使用 C++ 的锁。

C++ 的锁也能锁 Qt 的线程，但不建议混着使用。.

条件变量：

多个线程之间的调度是无序的，为了能够一定程度的干预线程之间的执行顺序，引入了条件变量。

在多线程编程中，假设除了等待操作系统正在执行的线程之外，某个线程还必须等待某些条件满足才能执行，这时就会出现问题。这种情况下，线程会很自然地使用锁的机制来阻塞其他线程，因为这只是线程的轮流使用，并且该线程等待某些特定条件，人们会认为需要等待条件的线程，在释放互斥锁或读写锁之后进入了睡眠状态，这样其他线程就可以继续运行。当条件满足时，等待条件的线程将被另一个线程唤醒。在 Qt 中，专门提供了 QWaitCondition 类来解决像上述这样的问题。

条件变量特点：QSemaphore 是 Qt 框架提供的计数信号量类，⽤于控制同时访问共享资源的线程数量。用途：限制并发线程数量，用于解决⼀些资源有限的问题。

QSemaphore semaphore(2); //同时允许两个线程访问共享资源
 
//在需要访问共享资源的线程中
semaphore.acquire(); //尝试获取信号量，若已满则阻塞
 
//访问共享资源
//...
 
semaphore.release(); //释放信号量
 
//在另⼀个线程中进⾏类似操作