C++數(shù)據(jù)序列化方式(自定義結(jié)構(gòu)體的保存和讀取)

更新時間：2023年08月04日 15:21:07 作者：廬州李大爺

這篇文章主要介紹了C++數(shù)據(jù)序列化方式(自定義結(jié)構(gòu)體的保存和讀取),具有很好的參考價值,希望對大家有所幫助,如有錯誤或未考慮完全的地方,望不吝賜教

C++數(shù)據(jù)序列化

碰到一個需求，結(jié)構(gòu)體數(shù)據(jù)需要保存下來，以便下次程序打開后再次加載。結(jié)構(gòu)體存在嵌套。

查找資料，確認(rèn)可以通過文件的讀寫進(jìn)行操作，F(xiàn)ILE，fread和fwrite可以實(shí)現(xiàn)，以下是測試代碼（使用模板實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能）

核心部分是

template <class T>
void write_dataToFile( T *t, const char *filePath)
template <class T>
void read_dataFromFile(T* t, const char *filePath)

兩個文件，主要是利用了FILE的讀寫操作，注意，此方法可能存在瑕疵，文件的size依賴于平臺，如果在A平臺生成（寫）的文件，在B平臺可能會解析（讀）錯誤。

#include <QApplication>
#include <QtDebug>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
enum ENUMT{
    DI = 0,
    DO,
    DP
};
struct Info_C{
    QString name = "1212";
    double age = 12.32323;
};
struct Info{
    QString name = "ddsdsd";
    int age = 0;
    ENUMT enumT = DI;
    Info_C info_c;
};
template <class T>
void write_dataToFile( T *t, const char *filePath)
{
    FILE *fp = nullptr;
    fp = fopen(filePath, "w+");
    if (nullptr == fp)
    {
        printf("open failure ,filePath : %s, errno: %d", filePath, errno);
        qDebug("open failure ,filePath : %s, errno: %d", filePath, errno);
        return;
    }
    fwrite(t, sizeof(T), 1, fp);
    fclose(fp);
}
template <class T>
void read_dataFromFile(T* t, const char *filePath)
{
    FILE *fp = fopen(filePath, "r");
    if (nullptr == fp)
    {
        printf("open failure ,filePath : %s, errno: %d", filePath, errno);
        qDebug("open failure ,filePath : %s, errno: %d", filePath, errno);
        return;
    }
    fread(t, sizeof(T), 1, fp);
    fclose(fp);
}
using namespace hv;
int main(int argc, char *argv[])
{
    //讀寫基本類型
    Info writeInfo;
    writeInfo.name = "baseType";
    writeInfo.age = 18;
    writeInfo.enumT = DO;
    write_dataToFile(&writeInfo,"./info.txt");
    Info readInfo;
    read_dataFromFile(&readInfo,"./info.txt");
    qDebug()<<readInfo.name<<readInfo.age<<readInfo.enumT;
    //讀寫容器，vector
    QVector<QString> vec;
    vec.push_back("vec_base1");
    vec.push_back("vec_base2");
    vec.push_back("vec_base3");
    write_dataToFile(&vec,"./info1.txt");
    QVector<QString> vec11;
    read_dataFromFile(&vec11,"./info1.txt");
    qDebug("read:%d\n", vec11.count());
    if(vec11.count() > 2)
        qDebug()<<vec11.at(2);
    //讀寫容器結(jié)構(gòu)體-包含嵌套
    QVector<Info> vec_stu;
    Info stu;
    stu.name = "vec_stu1";
    stu.age = 18;
    stu.enumT = DO;
    vec_stu.push_back(stu);
    Info stu1;
    stu1.name = "vec_stu2";
    stu1.age = 100;
    stu1.enumT = DI;
    stu1.info_c.age = 43.434;
    stu1.info_c.name = "vec_stu_stu";
    vec_stu.push_back(stu1);
    write_dataToFile(&vec_stu,"./info11.txt");
    QVector<Info> vec_stu11;
    read_dataFromFile(&vec_stu11,"./info11.txt");
    qDebug("read vector stu:%d\n", vec_stu11.count());
    if(vec_stu11.count() > 1){
        qDebug()<<vec_stu11.at(1).name<<vec_stu11.at(1).info_c.age<<vec_stu11.at(1).info_c.name;
    }
    return 0;
}

結(jié)果示意圖，可正常的進(jìn)行讀取。

在這里插入圖片描述

常用的c++序列化方法

1、什么是序列化？

程序員在編寫應(yīng)用程序的時候往往需要將程序的某些數(shù)據(jù)存儲在內(nèi)存中，然后將其寫入某個文件或是將它傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)中的另一臺計算機(jī)上以實(shí)現(xiàn)通訊。這個將程序數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成能被存儲并傳輸?shù)母袷降倪^程被稱為“序列化”（Serialization），而它的逆過程則可被稱為“反序列化” （Deserialization）。

簡單來說，序列化就是將對象實(shí)例的狀態(tài)轉(zhuǎn)換為可保持或傳輸?shù)母袷降倪^程。與序列化相對的是反序列化，它根據(jù)流重構(gòu)對象。這兩個過程結(jié)合起來，可以輕松地存儲和傳輸數(shù)據(jù)。例如，可以序列化一個對象，然后使用 HTTP 通過 Internet 在客戶端和服務(wù)器之間傳輸該對象。

總結(jié)：

序列化：將對象變成字節(jié)流的形式傳出去。

反序列化：從字節(jié)流恢復(fù)成原來的對象。

序列化簡化了對象的保存和載入，為對象提供了持久性。但是，序列化本身仍具有一定的局限性。

由于序列化一次從文件中載入所有對象，因此,它不適合于大文件編輯器和數(shù)據(jù)庫。對于數(shù)據(jù)庫和大文件編輯器，它們每次只是從文件中讀入一部分。此時，就不應(yīng)該采用文檔的序列化機(jī)制來直接讀取和保存文件了。

另外，使用外部文件格式（預(yù)先定義的文件格式而不是本應(yīng)用程序定義的文件格式）的程序一般也不使用文檔的序列化。

2、為什么要序列化？好處在哪里？

簡單來說，對象序列化通常用于兩個目的：

（1）將對象存儲于硬盤上，便于以后反序列化使用

（2）在網(wǎng)絡(luò)上傳送對象的字節(jié)序列

對象序列化的好處在哪里？網(wǎng)絡(luò)傳輸方面的便捷性、靈活性就不說了，這里舉個我們經(jīng)?？赡馨l(fā)生的需求：你有一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，里面存儲的數(shù)據(jù)是經(jīng)過很多其它數(shù)據(jù)通過非常復(fù)雜的算法生成的，由于數(shù)據(jù)量很大，算法又復(fù)雜，因此生成該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)所用數(shù)據(jù)的時間可能要很久（也許幾個小時，甚至幾天），生成該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)后又要用作其它的計算，那么你在調(diào)試階段，每次運(yùn)行個程序，就光生成數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就要花上這么長的時間，無疑代價是非常大的。

如果你確定生成數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的算法不會變或不常變，那么就可以通過序列化技術(shù)生成數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)存儲到磁盤上，下次重新運(yùn)行程序時只需要從磁盤上讀取該對象數(shù)據(jù)即可，所花費(fèi)時間也就讀一個文件的時間，可想而知是多么的快，節(jié)省了我們的開發(fā)時間。

3、最常用的兩種序列化方案使用心得

3.1、Google Protocol Buffers

protobuf相對而言效率應(yīng)該是最高的，不管是安裝效率還是使用效率，protobuf都很高效，而且protobuf不僅用于C++序列化，還可用于Java和Python的序列化，使用范圍很廣。但在使用過程中要注意兩個問題：

（1）protobuf支持的數(shù)據(jù)類型不是很豐富

protobuf屬于輕量級的，因此不能支持太多的數(shù)據(jù)類型，下面是protobuf支持的基本類型列表，一般都能滿足需求，不過在選擇方案之前，還是先看看是否都能支持，以免前功盡棄。同樣該表也值得收藏，作為我們在定義類型時做參考。

（2）protobuf不支持二維數(shù)組（指針），不支持STL容器序列化

這個缺陷挺大，因?yàn)樯詮?fù)雜點(diǎn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或類結(jié)構(gòu)里出現(xiàn)二維數(shù)組、二維指針和STL容器（set、list、map等）很頻繁，但因?yàn)?protobuf簡單的實(shí)現(xiàn)機(jī)制，只支持一維數(shù)組和指針（用repeated修飾符修飾），不能使用repeated repeated來支持二維數(shù)組，也不支持STL，因此在選擇該方案之前，一定要確保你的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)里沒有這些不支持的類型。

（3）protobuf嵌套后會改變類名稱

protobuf支持類的嵌套，即在一個自定義類型中可以定義另一個自定義類型，但注意嵌套的自定義類型在經(jīng)過protobuf處理后生成的類名稱并不是你定義的類名稱，而是加上了外層的類名稱作為前綴，下面舉一個簡單的例子：

message DFA { ?
? ? ? ? required int32 _size = 1; ?
? ? ? ? message accept_pair { ?
? ? ? ? ? required bool is_accept_state = 1; ?
? ? ? ? ? required bool is_strict_end = 2; ?
? ? ? ? ? optional string app_name = 3; ?
? ? ? ? } ?
? ? ? ? repeated accept_pair accept_states = 2; ?
? ? }

那么嵌套中的accept_pair 生成后的類不是accept_pair 而是DFA_accept_pair 。如果不想改類名稱，將accept_pair 拿到外面與DFA平行定義即可。

3.2 Boost.Serialization

Boost庫是個很龐大的庫，功能非常豐富，序列化只是其中的一個小分支，但為了使用Boost的序列化方案，你需要安裝整個Boost庫，所花費(fèi)的磁盤空間和時間都很多，同樣支持的序列化功能也很強(qiáng)大，既支持二維數(shù)組（指針），也支持STL容器，更不需要我們用某種特殊的格式重新定義我們的類結(jié)構(gòu)，其非侵入的性質(zhì)使得我們無須改動已有的類結(jié)構(gòu)即可序列化，這時非常贊的一個性質(zhì)。但是由于體積龐大，安裝復(fù)雜，如果只是簡單的序列化，沒必要使用該方案，只有protobuf不能滿足你的需求時，才應(yīng)該考慮該方案。

text_oarchive:文本序列化
binary_oarchive:二進(jìn)制系列化

例子：

#include <iostream>
#include <boost\archive\text_oarchive.hpp>
#include <boost\archive\text_iarchive.hpp>
//#include <boost\archive\binary_oarchive.hpp>
//#include <boost\archive\binary_iarchive.hpp>
#include <string>
#include <fstream>
void Save()
{
?? ?/*打開Test.bin 此種方法是利用構(gòu)造函數(shù)打開*/
?? ?std::ofstream file("Test.bin");
?? ?/*定義oa為二進(jìn)制存儲類型*/
?? ?boost::archive::text_oarchive oa(file);
?? ?//boost::archive::binary_oarchive oa(file);
?? ?int nNum = 0;
?? ?std::cout << "輸入int型" << std::endl;
?? ?std::cin >> nNum;
?? ?float fFloat = 0.0f;
?? ?std::cout << "輸入float型" << std::endl;
?? ?std::cin >> fFloat;
?? ?oa << nNum << fFloat;
?? ?file.close();
}
void Load()
{
?? ?std::ifstream file("Test.bin");
?? ?/*定義ia為二進(jìn)制讀取類型*/
?? ?boost::archive::text_iarchive ia(file);
?? ?//boost::archive::binary_iarchive ia(file);
?? ?/*讀取順序應(yīng)和存儲順序相同 類型也需要相同*/
?? ?int n = 0;
?? ?float f = 0.0f;
?? ?ia >> n >> f;
?? ?std::cout << n << " " << f << std::endl;
?? ?file.close();
}
int main()
{
?? ?int nTemp = 0;
?? ?std::cout << "1.輸入并存儲 ?2.讀取并顯示" << std::endl;
?? ?std::cin >> nTemp;
?? ?switch (nTemp)
?? ?{
?? ?case 1:
?? ??? ?Save();
?? ??? ?break;
?? ?case 2:
?? ??? ?Load();
?? ??? ?break;
?? ?default:
?? ??? ?break;
?? ?}
?? ?while (1);
?? ?return 0;
}