1. shape文件格式
1.1 Shape文件初览
根据 ESRI Shapefile Technical Description 文件描述，一个完整的Shapefile最重要的三个文件，分别是 ***.shp, **.shx, .dbf。三者的意思分别是： MainFile（主文件），IndexFile（索引文件），dBaseFile（属性文件）。MainFile（.shp）主文件用来存储点线面三种基本几何类型。IndexFile（.shx）索引文件存储的是对应的主文件中，每一条记录的起始点在主文件中的位置。dBaseFile（.dbf）属性文件存储的是每个点的属性。
所有的文件都是以二进制方式存储，所以在使用C++进行文件读取的时候，需要在ifstream对象初始化的时候加入 ios::binary，表明文件是以二进制方式打开。打开方式如下：
ifstream inFile("C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\test.shp", ios::binary | ios::in )
1.2 .shp文件
每一个 .shp 文件都分为两个部分，一部分是100字节的文件头，另一部分是需要用到的数据内容，被称为数据记录。
1.2.1 .shp文件头
从文件的第1个字节起一直到100字节，是文件头的内容，在数据读取的时候却是从0-99，共100个字节。就跟数组的索引一样，从0开始，以下说的文件指针都是按照数组索引来说的。
从100字节到文件尾为数据记录的内容。
关于文件头的描述，可以参见下图：
上图中，最右边一列是计算机字节序模式。笔者经过查找资料，得知不同的计算机系统，所用的字节序可能不同。Big是大端序，Little是小端序。关于大端序小端序，这里不做多解释，只贴出一段字节序转换的代码，可以直接拿过去用：
template<class T>
T ByteTrans(T m)
{
//联合体内所有的数据公用一个内存
union n_
{
T n;
char mem[sizeof(T)];
};
n_ big, small;
big.n = m;
for (int i = 0; i < sizeof(T); i++)
{
small.mem[i] = big.mem[sizeof(T) - i - 1];
}
return small.n;
}
文件头中最重要的几个数据是，ShapeType，Box。这里的ShapeType是地图类型，对应的是点线面三种几何元素。Box是当前这个.shp文件中记录的所有点的范围，包括X的最大最小值，Y的最大最小值（如果有Z和M，还有Z和M的最大最小值，但是到目前为止，笔者还没见过带有M的.shp文件）。
关于文件头中的ShapeType，可以参见下图：
再是文件的数据记录。
1.2.2 .shp文件的数据记录
从.shp文件的第101个字节开始，即文件指针为100的地方开始，一直到文件尾，是.shp文件的数据记录。
每一条数据记录同样包含两个部分。第一个部分是包含两个大端序的integer的内容，被称为记录头，这个是定长的，只有8个字节，记录头以大端序存储。另一个部分是不定长，即变长的记录内容，所有的数据都以小端序存储。
记录头当中的第一个大端序的integer是当前记录的编号，从1开始。第二个大端序的integer是记录长（RecordLength）。定长的记录头一般没什么用。
变长的记录内容当中首先是地图类型（ShapeType），再是真实的点记录。对于点、线、面三种几何元素，它们在.shp文件中的存储方式不同，具体可见下表：
| ShapeType | 存储格式 |
|---|---|
| 1（点） | X(double) ，Y(double) |
| 2（线） | double Box[4]，int NumParts，int NumPoints ，int Parts[NumParts]，double [NumPoints[X，Y]] |
| 3（面） | double Box[4]，int NumParts，int NumPoints ，int Parts[NumParts]，double [NumPoints[X，Y]] |
对于点来说，记录内容里就只有ShapeType（value=1）和两个double值，分别是X坐标和Y坐标。
对于线和面，除了ShapeType之外，第一个double Box[4]是指当前记录中所有点的范围，存储方式为Xmin，Ymin，Xmax，Ymax。
NumParts为当前记录中线的段数（或面的环数）。
NumPoints为当前记录中的点数。
int Parts[NumParts]为存储每一段线（或环）的起点的文件指针索引。
double [NumPoints[X,Y]]为点的X、Y坐标，按顺序存储，如X1,Y1,X2,Y2,X3,Y3…一直到当前记录尾。
1.2.3 小结
.shp文件的介绍就到这里。
1.3 .shx文件
.shx文件为索引文件，包括100字节的文件头和定长的记录。
文件头和.shp文件相同。定长记录为8个字节，两个int类型的数据。如下图：
1.4 .dbf文件
暂时不知道格式咋样，后面用到的时候再更新。
2. C++类设计
2.1 思路
shapefile是地图类型的文件，一张地图包含多个图层，每一个图层都包含点线面。从点线面出发，可以得知，点组成线，线组成面。同时，点可以组成图层，线和面也都可以。如图：
所以点线面都是对象，Layer也是对象，多个Layer组成的Map也是对象。
因此，类之间的关系就出来了。
2.2 代码实现
因为点线面三个类都有一个共同点，就是存储点的坐标，放到文件里面，还有NumParts，NumPoints，Box等共同属性。因此，在设计点线面的类之前，还需要抽象出来一个Shape类。
*[HTML]：本文所有的代码都是已经在QT上运行成功的代码，是从我自己的项目中直接拿出来复制粘贴的，所以代码运行应该是没什么问题。
2.2.1 Shape类
代码如下：
#include <vector>
struct strXY
{
double dX;
double dY;
};
class Shape
{
public:
int _vParts[1000];
int _iNumParts;
int _iShapeType;
double _dBox[4];
std::vector<strXY> _vPoints;
virtual void toShape(double, double) = 0;
};
2.2.2 Point类
代码如下：
class Point :public Shape
{
public:
~Point();
void toShape(double, double);
}
2.2.3 LinePolygon类
由于Polyline和Polygon都有一定的共同属性，这些共同属性就是每一条记录的点数和范围。
代码如下：
#include "shape.h"
class LinePolygon :public Shape
{
public:
int _iNumPnts;
double _dBox[4];
virtual void toShape(double, double) = 0;
};
2.2.4 Polyline类
代码如下：
#include "linepolygon.h"
class Polyline :public LinePolygon
{
public:
void toShape(double, double);
};
2.2.5 Polygon类
代码如下：
#include "linepolygon.h"
class Polygon :public LinePolygon
{
public:
void toShape(double, double);
};
2.2.6 Layer类
每一个文件都是一个图层，每一个图层都包含某种几何元素，当多个图层放到一起的时候，就有一些抽象属性，如下：
int _iShpTyp; // 地图类型
double _dBox[4]; // 边界
int _iRecnt; // 记录数
string _sfilename; // 文件名
vector<Shape*> _vShape; // 记录的集合
而且图层需要跟文件打交道，所以还需要有读文件的动作，即一系列读文件的函数。如下：
bool loadFile(string);
void readFilehead(ifstream&);
void toPoint(ifstream& inFile,int iIndex);
void toPolyline(ifstream& inFile,int iIndex);
void toPolygon(ifstream& inFile,int iIndex);
void toPointZ(ifstream& inFile,int iIndex);
void readRecContent(string);
int getReCnt(string);
所以整个Layer头文件就是：
#include <fstream>
#include <vector>
#include "shape.h"
#include "point.h"
#include "polyline.h"
#include "polygon.h"
using namespace std;
class Layer
{
protected:
void readFilehead(ifstream&);
void toPoint(ifstream& inFile, int iIndex);
void toPolyline(ifstream& inFile, int iIndex);
void toPolygon(ifstream& inFile, int iIndex);
void toPointZ(ifstream& inFile, int iIndex);
void readRecContent(string);
int getReCnt(string);
public:
Layer();
~Layer();
bool loadFile(string);
Point* _pPoint;
Polyline* _pLine;
Polygon* _pPolygon;
int _iShpTyp; // 地图类型
double _dBox[4]; // 边界
int _iRecnt; // 记录数
string _sfilename; // 文件名
vector<Shape*> _vShape; // 记录的集合
double _dRecordBox[50000][4];
};
2.2.7 Map类
一个Map对象包含很多个Layer，所以像Layer包含很多个Shape一样，Map类的设计可以类比，如下：
#include <vector>
#include "layer.h"
#include "box.h"
#include <QPoint>
#include <QPolygon>
class Map
{
public:
Map();
Map(string);
// 自定义函数部分
void addFile(string); // 向地图里添加图层
void addFile(string*, int); // 重载addFile函数
// 属性
double _dBox[4]; // 整个地图里面的Box，是所有的Box求并之后的结果
std::vector<Layer*> _vMap; // 用来存储所有的图层
protected:
Box _box;
void setBox();
};
2.2.8 小结
类的语法很简单，但是怎么把抽象的概念引入到实际的对象中，并将它们的共同点进行抽象描述，这就非常难了。
如老师所说，在进行类的设计的时候，只抓住一点，那就是简单直接。
任重而道远，C++搞坏程序员脑子。
3. 整体代码
这里就不多说了，直接上代码会非常长，所以想看源码的可以跳转下载。
至于为什么要提供源码，有什么好东西不能自己一个人吃独食不是，开源它不香嘛！