Comment sérialiser et désérialiser une classe avec des données membres complexes en C

Introduction

La sérialisation implique la traduction de l'état d'un objet en un flux d'octets qui peut être stocké puis reconstruit ultérieurement en un objet ayant le même état. Cet article fournit des conseils sur la sérialisation et la désérialisation d'une classe avec des membres de types de données personnalisés en C , proposant des suggestions d'implémentation pour une vitesse, une portabilité et une efficacité de mémoire optimales.

Définition de l'interface de sérialisation

Une interface de sérialisation appropriée doit définir des fonctions à la fois pour la sérialisation (conversion en octets) et la désérialisation (reconstruction à partir d'octets). Le type de retour recommandé pour la fonction de sérialisation est un vecteur d'octets, std::vector. La fonction de désérialisation doit prendre en entrée un span ou un flux représentant les octets sérialisés.

Exemple d'interface de sérialisation :

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

Sérialisation de types de données personnalisés

Pour les types de données personnalisés, définissez des fonctions de sérialisation personnalisées dans l'espace de noms de ceux-ci. types de données. Par exemple, considérons un type de données personnalisé 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
    };
}

Pour ce type, vous définiriez une fonction de sérialisation :

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));
    }
}

Des fonctions de sérialisation similaires doivent être définies pour d'autres types de données personnalisés selon les besoins.

Implémentation

Les suggestions d'implémentation suivantes prennent en compte la vitesse, la portabilité et efficacité de la mémoire :

• Ordre des octets : Garantir un ordre des octets cohérent grâce à des fonctions spécifiques à la plate-forme si nécessaire.
• Endian-Neutral : Implémentez la sérialisation avec un ordre d'octets neutre en termes de plate-forme pour garantir la portabilité.
• Représentation des chaînes : Personnalisez le sérialisation des chaînes pour optimiser la mémoire et la vitesse.
• Capacité du conteneur : Spécifiez une capacité de conteneur maximale prise en charge pour une gestion efficace sérialisation.

Efficacité de la mémoire

Pour optimiser l'utilisation de la mémoire pendant la sérialisation :

• Éviter les pointeurs : Utilisez des types de valeur ou des références pour éviter la surcharge des pointeurs.
• Champs de bits et structures compressées : Considérez utiliser des champs de bits et des structures compressées pour regrouper étroitement les données.
• Utiliser les optimisations des conteneurs : Utiliser des optimisations telles que les réservations de capacité et les pré-allocations lors de l'utilisation de conteneurs.

Vitesse et portabilité

Pour une vitesse et une portabilité optimales :

• Données primitives Types : Utilisez des fonctions de sérialisation spécialisées pour les types de données primitifs pour un traitement plus rapide.
• Surcharges multiples : Fournit plusieurs surcharges de fonctions de sérialisation pour gérer efficacement différents types de données.
• Sérialisation d'en-tête uniquement : Utiliser des bibliothèques de sérialisation d'en-tête uniquement telles que msgpack ou céréales pour éviter les liaisons dépendances.

Considérations supplémentaires

• Format de stockage : Déterminez le format de stockage cible pour les données sérialisées (fichier, réseau , mémoire).
• File IO : Fournit des fonctions de sérialisation qui fonctionnent sur les flux de fichiers pour faciliter stockage.
• Tests unitaires : Testez minutieusement la sérialisation et la désérialisation pour en vérifier l'exactitude et l'exactitude.

Conclusion

Ceci L'article fournit des conseils détaillés et des suggestions de mise en œuvre pour sérialiser et désérialiser efficacement les classes avec des données membres complexes en C . En prenant en compte la vitesse, la portabilité et l'efficacité de la mémoire, vous pouvez développer des solutions de sérialisation robustes qui répondent aux exigences spécifiques de votre application.