Como serializar e desserializar uma classe com membros de dados complexos em C

Introdução

A serialização envolve traduzir o estado de um objeto em um fluxo de bytes que pode ser armazenado e posteriormente reconstruído em um objeto com o mesmo estado. Este artigo fornece orientação sobre serialização e desserialização de uma classe com membros de tipos de dados personalizados em C , oferecendo sugestões de implementação para velocidade, portabilidade e eficiência de memória ideais.

Definindo a interface de serialização

Uma interface de serialização adequada deve definir funções para serialização (conversão em bytes) e desserialização (reconstrução a partir de bytes). O tipo de retorno recomendado para a função serialize é um vetor de bytes, std::vector. A função desserializar deve ter um intervalo ou um fluxo representando os bytes serializados como entrada.

Exemplo de interface de serialização:

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

Serialização de tipo de dados personalizados

Para tipos de dados personalizados, defina funções de serialização personalizadas dentro do namespace desses tipos de dados. Por exemplo, considere um tipo de dados personalizado 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
    };
}

Para este tipo, você definiria uma função de serialização:

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));
    }
}

Funções de serialização semelhantes devem ser definidas para outros tipos de dados personalizados, conforme necessário.

Implementação

As sugestões de implementação a seguir consideram velocidade, portabilidade e eficiência de memória:

• Byte-Order: Garanta uma ordem de bytes consistente por meio de funções específicas da plataforma se necessário.
• Endian-Neutro: Implemente a serialização com uma ordem de bytes neutra em termos de plataforma para garantir a portabilidade.
• Representação de Strings: Personalize o serialização de strings para otimizar memória e velocidade.
• Capacidade do contêiner: Especifique uma capacidade máxima suportada do contêiner para eficiência serialização.

Eficiência de memória

Para otimizar o uso de memória durante a serialização:

• Evite dicas: Use tipos de valor ou referências para evitar a sobrecarga de ponteiros.
• Campos de bits e estruturas compactadas: Considere usando campos de bits e estruturas compactadas para compactar os dados de maneira compacta.
• Use otimizações de contêiner: Utilize otimizações como reservas de capacidade e pré-alocações ao usar contêineres.

Velocidade e portabilidade

Para velocidade e portabilidade ideais:

• Primitivo Tipos de dados: Use funções de serialização especializadas para tipos de dados primitivos para processamento mais rápido.
• Múltiplas sobrecargas: Fornece múltiplas sobrecargas de funções de serialização para lidar com diferentes tipos de dados com eficiência.
• Serialização somente de cabeçalho: Empregue bibliotecas de serialização somente de cabeçalho, como msgpack ou cereal para evitar vinculação dependências.

Considerações adicionais

• Formato de armazenamento: Determine o formato de armazenamento de destino para os dados serializados (arquivo, rede , memória).
• File IO: Fornece funções de serialização que operam em fluxos de arquivos para facilitar armazenamento.
• Teste de unidade: Teste exaustivamente a serialização e a desserialização para obter precisão e correção.

Conclusão

Esta O artigo fornece orientação detalhada e sugestões de implementação para serializar e desserializar com eficiência classes com membros de dados complexos em C . Considerando velocidade, portabilidade e eficiência de memória, você pode desenvolver soluções robustas de serialização que atendam aos requisitos específicos de sua aplicação.