Delphi TStream详解

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Delphi TStream详解

来源: 作者: 时间:2016-01-18 15:41 【

这几天为网友逆向一个图片加密算法,结果算法容易,但是到写代码时写得一肚子火,因为把文件读写的基本函数忘掉了。连流对象的几个基本属性和方法都忘了运用,浪费不少时间,
这几天为网友逆向一个图片加密算法,结果算法容易,但是到写代码时写得一肚子火,因为把文件读写的基本函数忘掉了。连流对象的几个基本属性和方法都忘了运用,浪费不少时间,后来还是上网搜索一翻,终于搞定。还是有必要把这篇文章收集起来。 Delphi TStream详解
 
Stream对象,又称流式对象,是TStream、THandleStream、TFileStream、TMemoryStream、TResourceStream和TBlobStream等的统称。它们分别代表了在各种媒介上存储数据的能力,它们将各种数据类型(包括对象和部件) 
在内存、外存和数据库字段中的管理操作抽象为对象方法,并且充分利用了面向对象技术的优点,应用程序可以相当容易地在各种Stream对象中拷贝数据。
  下面介绍各种对象的数据和方法及使用方法。 
 
TStream对象
 
  TStream对象是能在各种媒介中存储二进制数据的对象的抽象对象。从TStream 对象继承的对象用于在内存、Windows资源文件、磁盘文件和数据库字段等媒介中存储数据。
  Stream中定义了两个属性:Size和Position。它们分别以字节为单位表示的流的大小和当前指针位置。TStream中定义的方法用于在各种流中读、写和相互拷贝二进制数据。因为所有的Stream对象都是从TStream中继承来的,所以在TStream中定义的域和方法都能被Stream对象调用和访
问。此外,又由于面向对象技术的动态联编功能,TStream为各种流的应用提供了统一的接口,简化了流的使用;不同Stream对象是抽象了对不同存储媒介的数据上的操作,因此,TStream的需方法为在不同媒介间的数据拷贝提供了最简捷的手段。
 
TStream的属性和方法
 
  1. Position属性 
声明:property Position: Longint; 
  Position属性指明流中读写的当前偏移量。
  2. Size属性
  声明:property Size: Longint; 
Size属性指明了以字节为单位的流的的大小,它是只读的。
  3. CopyFrom方法
  声明:function CopyFrom(Source: TStream; Count: Longint): Longint; 
CopyFrom从Source所指定的流中拷贝Count个字节到当前流中, 并将指针从当前位置移动Count个字节数,函数返回值是实际拷贝的字节数。
  4. Read方法
  声明:function Read(var Buffer; Count: Longint): Longint; virtual; abstract; 
Read方法从当前流中的当前位置起将Count个字节的内容复制到Buffer中,并把当前指针向后移动Count个字节数,函数返回值是实际读的字节数。如果返回值小于Count,这意味着读操作在读满所需字节数前指针已经到达了流的尾部。
  Read方法是抽象方法。每个后继Stream对象都要根据自己特有的有关特定存储媒介的读操作覆盖该方法。而且流的所有其它的读数据的方法(如:ReadBuffer,ReadComponent等)在完成实际的读操作时都调用了Read方法。面向对象的动态联编的优点就体现在这儿。因为后继Stream对
象只需覆盖Read方法,而其它读操作(如ReadBuffer、ReadComponent等)都不需要重新定义,而且TStream还提供了统一的接口。
  5. ReadBuffer方法
  声明:procedure ReadBuffer(var Buffer; Count: Longint); 
  ReadBuffer方法从流中将Count个字节复制到Buffer 中, 并将流的当前指针向后移动Count个字节。如读操作超过流的尾部,ReadBuffer方法引起EReadError异常事件。
  6. ReadComponent方法
  声明:function ReadComponent(Instance: TComponent): TComponent; 
ReadComponent方法从当前流中读取由Instance所指定的部件,函数返回所读的部件。ReadComponent在读Instance及其拥有的所有对象时创建了一个Reader对象并调用它的ReadRootComponent方法。
  如果Instance为nil,ReadComponent的方法基于流中描述的部件类型信息创建部件,并返回新创建的部件。
  7. ReadComponentRes方法
  声明:function ReadComponentRes(Instance: TComponent): TComponent; 
ReadComponentRes方法从流中读取Instance指定的部件,但是流的当前位置必须是由WriteComponentRes方法所写入的部件的位置。
  ReadComponentRes 
首先调用ReadResHeader方法从流中读取资源头,然后调用ReadComponent方法读取Instance。如果流的当前位置不包含一个资源头。ReadResHeader将引发一个EInvalidImage异常事件。在Classes库单元中也包含一个名为ReadComponentRes的函数,该函数执行相同的操作,只不过它基于应
用程序包含的资源建立自己的流。
  8. ReadResHeader方法
  声明:procedure ReadResHeader; 
ReadResHeader方法从流的当前位置读取Windows资源文件头,并将流的当前位置指针移到该文件头的尾部。如果流不包含一个有效的资源文件头,ReadResHeader将引发一个EInvalidImage异常事件。
  流的ReadComponentRes方法在从资源文件中读取部件之前,会自动调用ReadResHeader方法,因此,通常程序员通常不需要自己调用它。
  9. Seek方法
  声明:function Seek(Offset: Longint; Origin: Word): Longint; virtual; abstract; 
Seek方法将流的当前指针移动Offset个字节,字节移动的起点由Origin指定。如果Offset是负数,Seek方法将从所描述的起点往流的头部移动。下表中列出了Origin的不同取值和它们的含义:
 
函数Seek的参数的取值
 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
  常量       值      Seek的起点 Offset的取值
─────────────────────────────────
 SoFromBeginning 0  流的开头 正 数
 SoFromCurrent 1 流的当前位置 正数或负数 
 SoFromEnd 2 流的结尾 负 数
 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
 
  10. Write方法
  在Delphi对象式管理的对象中有两类对象的方法都有称为Write的:Stream对象和Filer对象。Stream对象的Write方法将数据写进流中。Filer对象通过相关的流传递数据,在后文中会介绍这类方法。
  Stream对象的Write方法声明如下:
 
function Write(const Buffer; Count: Longint): Longint; virtual; abstract; 
 
Write方法将Buffer中的Count个字节写入流中,并将当前位置指针向流的尾部移动Count个字节,函数返回写入的字节数。
  TStream的Write方法是抽象的,每个继承的Stream对象都要通过覆盖该方法来提供向特定存储媒介(内存、磁盘文件等)写数据的特定方法。流的其它所有写数据的方法(如WriteBuffer、WriteComponent)都调用Write担当实际的写操作。
  11. WriteBuffer方法
  声明:procedure WriteBuffer(const Buffer; Count: Longint); 
  WriteBuffer的功能与Write相似。WriteBuffer方法调用Write来执行实际的写操作,如果流没能写所有字节,WriteBuffer会触发一个EWriteError异常事件。
  12. WriteComponent方法
  在Stream对象和Filer对象都有被称为WriteComponent的方法。Stream对象的WriteComponent方法将Instance所指定的部件和它所包含的所有部件都写入流中;Writer对象的WriteComponent将指定部件的属性值写入Writer对象的流中。
  Stream对象的WriteComponent方法声明是这样的:
procedure WriteComponent(Instance: Tcomponent); 
 
  WriteComponent创建一个Writer对象,并调用Writer的WriteRootComponent方法将Instance及其拥有的对象写入流。
  13. WriteComponentRes方法
  声明:WriteComponentRes(const ResName: String; Instance: TComponent); 
  WriteComponentRes方法首先往流中写入标准Windows 资源文件头,然后将Instance指定的部件写入流中。要读由WriteComponentRes写入的部件,必须调用ReadComponentRes方法。
  WriteComponentRes使用ResName传入的字符串作为资源文件头的资源名,然后调用WriteComponent方法将Instance和它拥有的部件写入流。
  14. WriteDescendant方法
  声明:procedure WriteDescendant(Instance Ancestor: TComponent); 
  Stream对象的WriteDescendant方法创建一个Writer对象,然后调入该对象的WriteDescendant方法将Instance部件写入流中。Instance可以是从Ancestor部件继承的窗体,也可以是在从祖先窗体中继承的窗体中相应于祖先窗体中Ancestor部件的部件。
  15. WriteDescendantRes方法
  声明:procedure WriteDescendantRes(const ResName: String;
Instance, Ancestor: TComponent);
  WriteDescendantRes方法将Windows资源文件头写入流,并使用ResName作用资源名,然后调用WriteDescendant方法,将Instance写入流。
 
TStream的实现原理
 
  TStream对象是Stream对象的基础类,这是Stream对象的基础。为了能在不同媒介上的存储数据对象,后继的Stream对象主要是在Read和Write方法上做了改进,。因此,了解TStream是掌握Stream对象管理的核心。Borland公司虽然提供了Stream对象的接口说明文档,但对于其实现和应
用方法却没有提及,笔者是从Borland Delphi 2.0 Client/Server Suite 提供的源代码和部分例子程序中掌握了流式对象技术。
  下面就从TStream的属性和方法的实现开始。
  1. TStream属性的实现
  前面介绍过,TStream具有Position和Size两个属性,作为抽象数据类型,它抽象了在各种存储媒介中读写数据所需要经常访问的域。那么它们是怎样实现的呢?
  在自定义部件编写这一章中介绍过部件属性定义中的读写控制。Position和Size也作了读写控制。定义如下:
 
property Position: Longint read GetPosition write SetPosition;
property Size: Longint read GetSize;
 
  由上可知,Position是可读写属性,而Size是只读的。
  Position属性的实现就体现在GetPosition和SetPosition。当在程序运行过程中,任何读取Position的值和给Position赋值的操作都会自动触发私有方法GetPosition和SetPosition。两个方法的声明如下:
 
function TStream.GetPosition: Longint;
begin
Result := Seek(0, 1);
end;
 
procedure TStream.SetPosition(Pos: Longint);
begin
Seek(Pos, 0);
end;
 
在设置位置时,Delphi编译机制会自动将Position传为Pos。
  前面介绍过Seek的使用方法,第一参数是移动偏移量,第二个参数是移动的起点,返回值是移动后的指针位置。
  Size属性的实现只有读控制,完全屏蔽了写操作。读控制方法GetSize实现如下:
 
function TStream.GetSize: Longint;
var
Pos: Longint;
begin
Pos := Seek(0, 1);
Result := Seek(0, 2);
Seek(Pos, 0);
end;
 
2. TStream方法的实现
  ⑴ CopyFrom方法
  CopyFrom是Stream对象中很有用的方法,它用于在不同存储媒介中拷贝数据。例如,内存与外部文件之间、内存与数据库字段之间等。它简化了许多内存分配、文件打开和读写等的细节,将所有拷贝操作都统一到Stream对象上。
  前面曾介绍:CopyFrom方法带Source和Count两个参数并返回长整型。该方法将Count个字节的内容从Source拷贝到当前流中,如果Count值为0则拷贝所有数据。
 
function TStream.CopyFrom(Source: TStream; Count: Longint): Longint;
const
MaxBufSize = $F000;
var
BufSize, N: Integer;
Buffer: PChar;
begin
if Count = 0 then
begin
Source.Position := 0;
Count := Source.Size;
end;
Result := Count;
if Count > MaxBufSize then BufSize := MaxBufSize else BufSize := Count;
GetMem(Buffer, BufSize);
try
while Count <> 0 do
begin
if Count > BufSize then 
N := BufSize 
else
N := Count;
Source.ReadBuffer(Buffer^, N);
WriteBuffer(Buffer^, N);
Dec(Count, N);
end;
finally
FreeMem(Buffer, BufSize);
end;
end;
 
  ⑵ ReadBuffer方法和WriteBuffer方法
  ReadBuffer方法和WriteBuffer方法简单地调用虚拟函数Read、Write来读写流中数据,它比Read和Write增加了读写数据出错时的异常处理。
 
procedure TStream.ReadBuffer(var Buffer; Count: Longint);
begin
if (Count <> 0) and (Read(Buffer, Count) <> Count) then
raise EReadError.CreateRes(SReadError);
end;
 
procedure TStream.WriteBuffer(const Buffer; Count: Longint);
begin
if (Count <> 0) and (Write(Buffer, Count) <> Count) then
raise EWriteError.CreateRes(SWriteError);
end;
 
  ⑶ ReadComponent、ReadResHeader和ReadComponentRes方法
  ReadComponent方法从当前流中读取部件。在实现上ReadComponent方法创建了一个TStream对象,并用TReader的ReadRootComponent方法读部件。在Delphi对象式管理中,Stream对象和Filer对象结合很紧密。Stream对象的许多方法的实现需要Filer对象的支持,而Filer对象的构造函数
直接就以Stream对象为参数。在ReadComponent方法的实现中就可清楚地看到这一点:
 
function TStream.ReadComponent(Instance: TComponent): TComponent;
var
Reader: TReader;
begin
Reader := TReader.Create(Self, 4096);
try
Result := Reader.ReadRootComponent(Instance);
finally
Reader.Free;
end;
end;
 
ReadResHeader方法用于读取Windows资源文件的文件头,由ReadComponentRes方法在读取Windows资源文件中的部件时调用,通常程序员不需自己调用。如果读取的不是资源文件ReadResH := FSize + Offset;
end;
Result := FPosition;
end;
 
  Offse代表移动的偏移量。Origin代表移动的起点,值为0表示从文件头开始,值为1表示从当前位置开始,值为2表示从文件尾往前,这时OffSet一般为负数。Seek的实现没有越界的判断。
  3. SaveToStream和SaveToFile方法
  SaveToStream方法是将MemoryStream对象中的内容写入Stream所指定的流。其实现如下:
 
procedure TCustomMemoryStream.SaveToStream(Stream: TStream);
begin
if FSize <> 0 then Stream.WriteBuffer(FMemory^, FSize);
end;
 
  SaveToStream方法调用了Stream的WriteBuffer方法,直接将FMemory中的内容按FSize字节长度写入流中。
  SaveToFile方法是与SaveToStream方法相关的。SaveToFile方法首先创建了一个FileStream对象,然后把该文件Stream对象作为SaveToStream的参数,由SaveToStream 方法执行写操作,其实现如下:
 
procedure TCustomMemoryStream.SaveToFile(const FileName: string);
var
Stream: TStream;
begin
Stream := TFileStream.Create(FileName, fmCreate);
try
SaveToStream(Stream);
finally
Stream.Free;
end;
end;
 
  在Delphi 的许多对象的SaveToStream 和SaveToFile、LoadFromStream和LoadFromFile方法的实现都有类似的嵌套结构。
 
TMemoryStream对象
 
  
TMemoryStream对象是一个管理动态内存中的数据的Stream对象,它是从TCustomMemoryStream中继承下来的,除了从TCustomMemoryStream中继承的属性和方法外,它还增加和覆盖了一些用于从磁盘文件和其它注台读数据的方法。它还提供了写入、消除内存内容的动态内存管理方法。下面
介绍它的这些属性和方法。
 
TMemoryStream的属性和方法
 
  1. Capacity属性
  声明:property Copacity: Longint; 
Capacity属性决定了分配给内存流的内存池的大小。这与Size属性有些不同。Size属性是描述流中数据的大小。在程序中可以将Capacity 的值设置的比数据所需最大内存大一些,这样可以避免频繁地重新分配。
  2. Realloc方法
  声明:function Realloc(var NewCapacity: Longint): Pointer; virtual; 
Realloc方法,以8K为单位分配动态内存,内存的大小由NewCapacity指定,函数返回指向所分配内存的指针。
  3. SetSize方法
  SetSize方法消除内存流中包含的数据,并将内存流中内存池的大小设为Size字节。如果Size为零,是SetSize方法将释放已有的内存池,并将Memory属性置为nil;否则,SetSize方法将内存池大小调整为Size。
4. Clear方法
  声明:procedure Clear; 
Clear方法释放内存中的内存池,并将Memory属性置为nil。在调用Clear方法后,Size和Position属性都为0。
  5. LoadFromStream方法
  声明:procedure LoadFromStream(Stream: TStream); 
LoadFromStream方法将Stream指定的流中的全部内容复制到MemoryStream中,复制过程将取代已有内容,使MemoryStream成为Stream的一份拷贝。
  6. LoadFromFile方法
  声明:procedure LoadFromFile(count FileName: String); 
LoadFromFile方法将FileName指定文件的所有内容复制到MemoryStream中,并取代已有内容。调用LoadFromFile方法后,MemoryStream将成为文件内容在内存中的完整拷贝。
 
TMemoryStream对象的实现原理
 
  TMemoryStream从TCustomMemoryStream对象直接继承,因此可以享用TCustomMemoryStream的属性和方法。前面讲过,TCustomMemoryStream是用于内存中数据操作的抽象对象,它为MemoryStream对象的实现提供了框架,框架中的内容还要由具体MemoryStream对象去填充。TMemoryStrea
m对象就是按动态内存管理的需要填充框架中的具体内容。下面介绍TMemoryStream对象的实? FBuffer := AllocMem(FDataSet.RecordSize);
FRecord := FBuffer;
if not FDataSet.GetCurrentRecord(FBuffer) then Exit;
OpenMode := dbiReadOnly;
end else
begin
if not (FDataSet.State in [dsEdit, dsInsert]) then DBError(SNotEditing);
OpenMode := dbiReadWrite;
end;
Check(DbiOpenBlob(FDataSet.Handle, FRecord, FFieldNo, OpenMode));
end;
FOpened := True;
if Mode = bmWrite then Truncate;
end;
 
 该方法首先是用传入的Field参数给FField,FDataSet,FRecord和FFieldNo赋值。方法中用AllocMem按当前记录大小分配内存,并将指针赋给FBuffer,用DataSet部件的GetCurrentRecord方法,将记录的值赋给FBuffer,但不包括BLOB数据。
  方法中用到的DbiOpenBlob函数是BDE的API函数,该函数用于打开数据库中的BLOB字段。
  最后如果方法传入的Mode参数值为bmWrite,就调用Truncate将当前位置指针以后的
数据删除。
  分析这段源程序不难知道:
  ● 读写BLOB字段,不允许BLOB字段所在DataSet部件有Filter,否则产生异常事件
  ● 要读写BLOB字段,必须将DataSet设为编辑或插入状态
  ● 如果BLOB字段中的数据作了修改,则在创建BLOB 流时,不再重新调用DBiOpenBlob函数,而只是简单地将FOpened置为True,这样可以用多个BLOB 流对同一个BLOB字段读写
 
  Destroy方法释放BLOB字段和为FBuffer分配的缓冲区,其实现如下:
 
destructor TBlobStream.Destroy;
begin
if FOpened then
begin
if FModified then FField.FModified := True;
if not FField.FModified then
DbiFreeBlob(FDataSet.Handle, FRecord, FFieldNo);
end;
if FBuffer <> nil then FreeMem(FBuffer, FDataSet.RecordSize);
if FModified then
try
FField.DataChanged;
except
Application.HandleException(Self);
end;
end;
 
  如果BLOB流中的数据作了修改,就将FField的FModified置为True;如果FField的Modified为False就释放BLOB字段,如果FBuffer不为空,则释放临时内存。最后根据FModified的值来决定是否启动FField的事件处理过程DataChanged。
  不难看出,如果BLOB字段作了修改就不释放BLOB字段,并且对BLOB 字段的修改只有到Destroy时才提交,这是因为读写BLOB字段时都避开了FField,而直接调用BDE API函数。这一点是在应用BDE API中很重要,即一定要修改相应部件的状态。
  2. Read和Write方法的实现
  Read和Write方法都调用BDE API函数完成数据库BLOB字段的读写,其实现如下:
  
function TBlobStream.Read(var Buffer; Count: Longint): Longint;
var
Status: DBIResult;
begin
Result := 0;
if FOpened then
begin
Status := DbiGetBlob(FDataSet.Handle, FRecord, FFieldNo, FPosition,
Count, @Buffer, Result);
case Status of
DBIERR_NONE, DBIERR_ENDOFBLOB:
begin
if FField.FTransliterate then
NativeToAnsiBuf(FDataSet.Locale, @Buffer, @Buffer, Result);
Inc(FPosition, Result);
end;
DBIERR_INVALIDBLOBOFFSET:
{Nothing};
else
DbiError(Status);
end;
end;
end;
 
  Read方法使用了BDE 
API的DbiGetBlob函数从FDataSet中读取数据,在本函数中,各参数的含义是这样的:FDataSet.Handle代表DataSet的BDE句柄,FReacord表示BLOB字段所在记录,FFieldNo表示BLOB字段号,FPosition表示要读的的数据的起始位置,Count表示要读的字节数,Buffer是读出数据所占的内存,
Result是实际读出的字节数。该BDE函数返回函数调用的错误状态信息。
  Read方法还调用了NativeToAnsiBuf进行字符集的转换。
 
function TBlobStream.Write(const Buffer; Count: Longint): Longint;
var
Temp: Pointer;
begin
Result := 0;
if FOpened then
begin
if FField.FTransliterate then
begin www.2cto.com
GetMem(Temp, Count);
try
AnsiToNativeBuf(FDataSet.Locale, @Buffer, Temp, Count);
Check(DbiPutBlob(FDataSet.Handle, FRecord, FFieldNo, FPosition,
Count, Temp));
finally
FreeMem(Temp, Count);
end;
end else
Check(DbiPutBlob(FDataSet.Handle, FRecord, FFieldNo, FPosition,
Count, @Buffer));
Inc(FPosition, Count);
Result := Count;
FModified := True;
end;
end;
 
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