C++对象序列化简介与选型

Introduction

介绍

序列化是将对象状态信息转换为可存储或传输的过程，序列化时，对象会将当前状态写入到临时或持久性的存储区。以后，可以通过从存储区中读取或反序列化对象的状态，重新创建该对象。

对象序列化反序列化通常用于：

1. 将对象存储于硬盘上
2. 在网络上传送对象的字节序列

更多介绍

内容

• 常见C++序列化方案
  • Boost.Serialization
  • MFC Serialization
  • Google Protocol Buffers
• 序列化方案比较与选型
  • 测试用例
  • 结果比较
  • 结论

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C++ Serialization Schemes

常见C++序列化方案 :介绍已有的C++序列化解决方案

Boost.Serialization

简介

Boost.Serialization可以创建或重建程序中的等效结构，并保存为二进制数据、文本数据、XML或者有用户自定义的其他文件。该库具有以下吸引人的特性：

• 代码可移植（实现仅依赖于ANSI C++）。
• 深度指针保存与恢复。
• 可以序列化STL容器和其他常用模版库。
• 数据可移植。
• 非入侵性。

使用

1. 下载Boost库，并根据需要编译(Boost库涉及较广)。下载
2. 编写自己的应用。
   • 依需求编写入侵式或非入侵式序列化方法。
   • 支持STL容器类、指针、父子类的序列化。
3. 为需要序列化的类添加序列化代码。
   • 初始化fstream。
   • 依需求初始化xml, text, binary存档。
   • 写入对象，并关闭文件流。

教程

MFC Serialization

简介

Windows平台下可使用MFC中的序列化方法。MFC 对 CObject 类中的序列化提供内置支持。因此，所有从 CObject 派生的类都可利用 CObject 的序列化协议。

MSDN中的介绍

使用

1. 为VS项目添加MFC支持
   • 设置项目属性。
   • 包含头文件。

     #include <afxwin.h>
     #include <afxtempl.h>

2. 编写继承CObject方法的类
   • 实现序列化方法。

     void Serialize(CArchive& ar);

   • 添加序列化宏。

     //添加在声明类中
     DECLARE_SERIAL(basic_pojo_mfc)
     //...
     //添加在实现文件中
     IMPLEMENT_SERIAL(MyObject, CObject, 1)

3. 编写序列化与反序列化的代码
   • 创建CFile，CArchive对象。
   • 写入对象，关闭资源。

Google Protocol Buffers

简介

Google Protocol Buffers (GPB)是Google内部是用的数据编码方式，旨在用来代替XML进行数据交换。可用于数据序列化与反序列化。主要特性有：

• 高效
• 语言中立(Cpp, Java, Python)
• 可扩展

官方文档

使用

1. 下载GPB，并编译出需要使用的库。
2. 编写.proto文件，并编译出.cc与.h文件。
   • 依规则编写.proto
   • 编译：

     protoc -I=$SRC_DIR --cpp_out=$DST_DIR $SRC_DIR/addressbook.proto

3. 编写序列化与反序列化代码

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Comparison

序列化方案比较与选型

Test Case

测试用例介绍

• 比较维度
  • 序列化与反序列化消耗时间
  • 产生数据文件大小
• 测试数据类

  //基本数据类型
  class basic_pojo {
  public :
          char char8;
          unsigned char uchar8;
          short short16;
          unsigned short ushort16;
          int int32;
          unsigned int uint32;
          long long32;
          unsigned long ulong32;
          float float32;
          double double64;
          bool bool8;
  };
  
  //复合数据类型
  class complex_pojo {
  public :
          string string_stl;
          basic_pojo_boost basic_class;
  };

• 测试代码

Results

比较结果

• 序列化与反序列化消耗时间

 

• 产生数据文件大小

• 数据：

	Protocol Buffers	Boost	MFC
Serialization(ms)	94	219	1218
Unserialization(ms)	203	296	1282
Archive Size(KB)	4590	4493	5372

Conclusion

结论

• Google Protocol Buffers效率较高，但是数据对象必须预先定义，并使用protoc编译，适合要求效率，允许自定义类型的内部场合使用。
• Boost.Serialization 使用灵活简单，而且支持标准C++容器。
• 相比而言，MFC的效率较低，但是结合MSVS平台使用最为方便。