分类: C/C++
2009-06-09 13:18:21
序列化(serialization)基础
为了使一个对象持久存在,必须把它的状态保存在非易失的存储设备中。考虑一个录制和播放MP3文件的应用程序,每首单曲都表示为一个包含标题、唱片、歌手、时间、速率、录制日期以及相应的 MP3文件的对象,该应用程序在跟踪列表中显示最近播放的曲目。你的目标是通过序列化,也就是把对象写入一个文件,使MP3对象成为持久对象,同时通过反 序列化(deserialization)在下一个 session中重建这些对象。
序列化内置数据类型
每个对象最终都由内置数据成员组成,如int, bool, char[]等等。你的第一个任务是把这样的类型写入一个输出文件流(ofstream)中。应用程序必须这些值存储为相应的二进制形式,基于这个目的, 应使用write() 和read() 成员函数。write() 以某个变量的地址和大小为参数,把该变量的位模式写入一个文件流中。read() 的两个参数为char*和long类型,分别指示内存缓冲区的地址和字节大小。下面的例子演示如何在ofstream中保存两个整数:
#include
using namespace std;
int main()
{
int x,y; // mouse coordinates
// ..assign values to x and y
ofstream archive("coord.dat", ios::binary);
archive.write(reinterpret_cast
archive.write(reinterpret_cast
archive.close();
}
使用reinterpret_cast<>是必要的,因为write()的第一个参数类型为const char*,但&x和&y是int*类型。
以下代码读取刚才存储的值:
#include
using namespace std;
vint main()
{
int x,y;
ifstream archive("coord.dat");
archive.read((reinterpret_cast
archive.read((reinterpret_cast
}
序列化对象
要序列化一个完整的对象,应把每个数据成员写入文件中:
class MP3_clip
{
private:
std::time_t date;
std::string name;
int bitrate;
bool stereo;
public:
void serialize();
void deserialize();
//..
};
void MP3_clip::serialize()
{
int size=name.size();// store name's length
//empty file if it already exists before writing new data
ofstream arc("mp3.dat", ios::binary|ios::trunc);
arc.write(reinterpret_cast
arc.write(reinterpret_cast
arc.write(name.c_str(), size+1); // write final '\0' too
arc.write(reinterpret_cast
sizeof(bitrate));
arc.write(reinterpret_cast
sizeof(stereo));
}
实现deserialize() 需要一些技巧,因为你需要为字符串分配一个临时缓冲区。做法如下:
性能优化
你可能会感到迷惑,为什么不把整个对象一次性转储到文件中,而必须对每个数据成员进行序列化呢?换句话说,难道不能用下面的方式实现serialize() 吗?
不行,不能这样做。这种方式至少存在两个问题。通常,当被序列化的对象还包含其它一些对象时,你不能简单地把该对象转储到一个文件中并指望以后 从中重建一个有效的对象。在我们的例子中,外层对象包含一个std::string成员,一个浅拷贝(shallow copy)操作会把std::string成员归档,但其值是时变的,意思是说每次运行程序时都可能改变。更糟的是,由于std::string事实上并 不包含一个字符数组,而是一个指针,使用浅拷贝试图重建原始字符串是不可能的。为克服这个问题,程序没有序列化string对象,而是归档其含有的字符和 长度。一般来说,指针,数组和句柄应以相同的方式进行处理。
另一个问题设计到多态对象。每个多态对象都含有一个vtpr,即一个指向虚拟函数地址分配表的隐藏指针。vtpr的值是时变的,如果你把整个多 态对象转储到一个文件中,然后强行把归档后的数据添加到一个新的对象上,则其vptr可能无效并导致未定义的行为。再次提醒,解决方案是只对非时变的数据 成员进行序列化和反序列化。另一种方法是计算vptr的确切偏移量,在从文件重建对象时不要动它。记住,vptr的位置是与实现相关的,因此这样的代码是 不可移植的。