如何在C++中序列化结构数据

这是正确的吗？

很可能，没有

序列化的目的是将数据转换为完全独立于平台的形式——例如，不依赖于endianes之类的东西，或者如果float是IEEE 754或其他非常不同的东西。这需要：

a( 对预期格式的严格一致性-例如，如果它是某种文本(XML、JSON、CSV…(，或者如果它是对每个单独字节的含义有明确定义的"原始二进制"(例如，可能"字节1总是有效位的最低8位"(。

b( 正确转换为任何预期格式(例如，可能类似于确保字节1始终是有效位的最低8位，而不考虑任何/所有平台差异(

然而；至少在技术上可能的是，代码不应该是可移植的，并且规范("关于预期格式的协议"(恰好与代码设计的唯一平台的结果相匹配；因此，至少从技术上讲，代码是正确的。

可能会有很多改进，但我建议你检查一下谷物，而不是告诉所有的改进。它是一个广泛使用的序列化/反序列化库，因此考虑了许多关键点。

我的一些想法是：

1. 由于对齐和端序，您的代码取决于程序运行的硬件。因此，序列化的数据是不可移植的，并且依赖于编译器。

2. char* encode(struct AMG_ANGLES *a)函数返回char*，可能是泄漏。为了防止出现此问题，请让std::unique_ptr<T>决定其生存期，或者用类包装它。但要以某种方式去掉指针。

3. 将序列化/反序列化操作模板化。否则，您可以为其他类型编写相同的函数。

   template<typename T>
   char* encode( T* a ) // I leave signature as is, just to demonstrate
   {
   std::memcpy( b , &a , sizeof(T) );
   return b;
   }
   

4. 如果格式由您决定，最好选择可读的格式，而不是JSON、XML等二进制存档

有人能用C给出替代设计吗？

"标准"方法是使用printf和scanf创建数据的ascii表示：

#include <limits.h>
#include <math.h>
#include <stdio.h>
#include <assert.h>
#include <float.h>
struct AMG_ANGLES {
float yaw;
float pitch;
float roll;
};
// declare a buffer at least this long to be sure encode works properly
#define AMG_ANGLES_BUFSIZE  ( 
3 * ( /* 3 floats */ 
2 + /* digit and dot */ 
FLT_DECIMAL_DIG - 1 + /* digits after dot */ 
4 /* the 'e±dd' part */ 
) 
+ 2 /* spaces */ 
+ 1 /* zero terminating character */ 
)
int encode(char *dest, size_t destsize, const struct AMG_ANGLES *a) {
return snprintf(dest, destsize, "%.*e %.*e %.*e", 
FLT_DECIMAL_DIG - 1, a->yaw, 
FLT_DECIMAL_DIG - 1, a->pitch, 
FLT_DECIMAL_DIG - 1, a->roll);
// my pedantic self wants to add `assert(snprintf_ret < AMG_ANGLES_BUFSIZE);`
}
int decode(struct AMG_ANGLES *dest, const char *data) {
return sscanf(data, "%e %e %e", &dest->yaw, &dest->pitch, &dest->roll) == 3 ? 0 : -1;
}
int main() {
char buf[AMG_ANGLES_BUFSIZE];
const struct AMG_ANGLES a = { FLT_MIN, FLT_MAX, FLT_MIN };
encode(buf, sizeof(buf), &a);
struct AMG_ANGLES b;
const int decoderet = decode(&b, buf);
assert(decoderet == 0);
assert(b.yaw == FLT_MIN);
assert(b.pitch == FLT_MAX);
assert(b.roll == FLT_MIN);
}

然而，在裸金属嵌入式中，我尽量不使用scanf——这是一个有一些依赖关系的大函数。因此，最好自己调用strtof，但它需要一些思考：

int decode2(struct AMG_ANGLES *dest, const char *data) {
errno = 0;
char *endptr = NULL;
dest->yaw = strtof(data, &endptr);
if (errno != 0 || endptr == data) return -1;
if (*endptr != ' ') return -1;
data = endptr + 1;
dest->pitch = strtof(data, &endptr);
if (errno != 0 || endptr == data) return -1;
if (*endptr != ' ') return -1;
data = endptr + 1;
dest->roll = strtof(data, &endptr);
if (errno != 0 || endptr == data) return -1;
if (*endptr != '') return -1;
return 0;
}

或删除重复代码：

int decode2(struct AMG_ANGLES *dest, const char *data) {
// array of pointers to floats to fill
float * const dests[] = { &dest->yaw, &dest->pitch, &dest->roll };
const size_t dests_cnt = sizeof(dests)/sizeof(*dests);
errno = 0;
for (int i = 0; i < dests_cnt; ++i) {
char *endptr = NULL;
*dests[i] = strtof(data, &endptr);
if (errno != 0 || endptr == data) return -1;
// space separates numbers, last number is followed by zero
const char should_be_char = i != dests_cnt - 1 ? ' ' : '';
if (*endptr != should_be_char) return -1;
data = endptr + 1;
}
return 0;
}

我需要使用一些谷歌和重读chux的答案来正确回忆如何在printf中使用FLT_DECIMAL_DIG来打印浮动，这很可能是因为我很少使用浮动。

请记住，在使用memcpy时，不同的体系结构和编译器将以不同的方式应用填充和endianness。为了防止填充结构，可以使用GCC 提供的属性

__attribute__ ((packed))

尽管如此，这并不能保护您免受交替的endiannes的影响
使用memcpy进行序列化和反序列化的代码可能如下所示：

#include <memory>
#include <cstring>
struct __attribute__((packed)) AMG_ANGLES {
float yaw;
float pitch;
float roll;
};
//The buffer is expected to be the same size as the T
template<typename T>
int serialize(const T &data,const std::unique_ptr<char[]> &buffer){
std::memcpy(buffer.get(), &data, sizeof(T));
return sizeof(T);
}
//The buffer is expected to be the same size as the ReturnType
template<typename ReturnType>
ReturnType deserialize(const std::unique_ptr<char[]> &buffer){
ReturnType tmp;
std::memcpy(&tmp, buffer.get(), sizeof(ReturnType));
return tmp;
}
int main()
{
struct AMG_ANGLES angles = {1.2, 1.3, 1.0};
std::unique_ptr<char[]> buffer(new char[sizeof(struct AMG_ANGLES)]);
int size = serialize(angles, buffer);
struct AMG_ANGLES angles_serialized = deserialize<AMG_ANGLES>(buffer);
}

最好制作一些类，比如std:：stringstream。。std:：stringstream不适合保存二进制数据，但它的工作方式与您想要的相同。所以我可以举一些例子来处理std:：stringstream。。

此代码仅实现序列化，但它还添加了用于反序列化的代码。

// C++11
template < typename T, typename decltype(std::declval<T>().to_string())* = nullptr>
std::ostream& operator<< (std::ostream& stream, T&& val)
{
auto str = val.to_string();
std::operator <<(stream, str);
return stream;
}
struct AMG_ANGLES {
float yaw;
float pitch;
float roll;
std::string to_string() const
{
std::stringstream stream;
stream << yaw << pitch << roll;
return stream.str();
}
};
void Test()
{
std::stringstream stream;
stream << 3 << "Hello world" << AMG_ANGLES{1.f, 2.f, 3.f };
}