كيفية إجراء تسلسل وإلغاء تسلسل فئة تحتوي على أعضاء بيانات معقدة في لغة C

مقدمة

يتضمن التسلسل ترجمة حالة الكائن إلى دفق من البايتات التي يمكن تخزينها وإعادة بنائها لاحقًا مرة أخرى إلى كائن بنفس الحالة. توفر هذه المقالة إرشادات حول إجراء تسلسل وإلغاء تسلسل فئة مع أعضاء من أنواع البيانات المخصصة في لغة C، وتقدم اقتراحات التنفيذ للسرعة المثلى وقابلية النقل وكفاءة الذاكرة.

تعريف واجهة التسلسل

يجب أن تحدد واجهة التسلسل المناسبة وظائف التسلسل (التحويل إلى البايتات) وإلغاء التسلسل (إعادة البناء من البايتات). نوع الإرجاع الموصى به لوظيفة التسلسل هو متجه للبايتات، std::vector. يجب أن تستغرق وظيفة إلغاء التسلسل فترة أو دفقًا يمثل البايتات المتسلسلة كمدخلات.

مثال لواجهة التسلسل:

std::vector<uint8_t> serialize(Mango const& Man);
Mango deserialize(std::span<uint8_t const> data);

تسلسل نوع البيانات المخصصة

بالنسبة لأنواع البيانات المخصصة، حدد وظائف التسلسل المخصصة داخل مساحة الاسم لتلك أنواع البيانات. على سبيل المثال، فكر في نوع بيانات مخصص ValType:

namespace MangoLib {
    enum class ValType : uint8_t {
        #define UseValType
        #define Line(NAME, VALUE, STRING) NAME = VALUE
        Line(void_,   0, "void"),
        Line(int_,    1, "int"),
        Line(bool_,   2, "bool"),
        Line(string_, 3, "string"),
        #undef Line
        #undef UseValType
    };
}

لهذا النوع، يمكنك تحديد وظيفة التسلسل:

namespace MangoLib {
    template <typename Out>
    Out do_generate(Out out, ValType const& x) {
        using my_serialization_helpers::do_generate;
        return do_generate(out,
                           static_cast<std::underlying_type_t<ValType>>(x));
    }
}

يجب تحديد وظائف التسلسل المماثلة لأنواع البيانات المخصصة الأخرى حسب الحاجة.

التنفيذ

تأخذ اقتراحات التنفيذ التالية في الاعتبار السرعة وقابلية النقل و كفاءة الذاكرة:

• ترتيب البايت: ضمان ترتيب البايت المتسق من خلال الوظائف الخاصة بالنظام الأساسي إذا ضروري.
• Endian-محايد: تنفيذ التسلسل بترتيب بايت محايد للنظام الأساسي لضمان إمكانية النقل.
• تمثيل السلاسل: تخصيص تسلسل السلاسل لتحسين الذاكرة والسرعة.
سعة الحاوية:
• تحديد الحد الأقصى لسعة الحاوية المدعومة لتحقيق الكفاءة التسلسل.

كفاءة الذاكرة

لتحسين استخدام الذاكرة أثناء التسلسل:

تجنب المؤشرات:

استخدم أنواع القيم أو المراجع لتجنب الحمل الزائد للمؤشرات.
• حقول البت والهياكل المعبأة:
فكر في استخدام حقول البت والهياكل المعبأة لحزم البيانات بإحكام.
• استخدم تحسينات الحاوية:
استخدم التحسينات مثل حجوزات السعة والتخصيصات المسبقة عند استخدام الحاويات.
السرعة وقابلية النقل

للحصول على السرعة المثلى و قابلية النقل:

أنواع البيانات الأولية:

استخدم وظائف التسلسل المتخصصة لأنواع البيانات البدائية لمعالجة أسرع.

• الأحمال الزائدة المتعددة: توفير متعددة التحميل الزائد لوظائف التسلسل للتعامل مع أنواع البيانات المختلفة بكفاءة.
• التسلسل للرأس فقط: استخدم مكتبات التسلسل للرأس فقط مثل msgpack أو الحبوب لتجنب ربط التبعيات.
اعتبارات إضافية
تنسيق التخزين:

] تحديد تنسيق التخزين المستهدف للبيانات المتسلسلة (ملف، شبكة، ذاكرة).

ملف IO:

توفير وظائف التسلسل التي تعمل على تدفقات الملفات لتسهيل التخزين.

• اختبار الوحدة: اختبار شامل للتسلسل وإلغاء التسلسل للتأكد من الدقة والصحة.
• ]الاستنتاج
• توفر هذه المقالة إرشادات مفصلة واقتراحات التنفيذ لإجراء تسلسل وإلغاء تسلسل الفئات بكفاءة مع أعضاء البيانات المعقدة في لغة C . من خلال النظر في السرعة وقابلية النقل وكفاءة الذاكرة، يمكنك تطوير حلول تسلسلية قوية تلبي المتطلبات المحددة لتطبيقك.