如何实现序列化和反序列化？如何处理对象的生命周期管理？

最新推荐文章于 2025-04-03 10:57:38 发布

Sy & Ly

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文章标签： python 开发语言

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C++ 中序列化与反序列化及对象生命周期管理

在 C++ 编程中，序列化和反序列化以及对象的生命周期管理是非常重要的概念。本文将详细介绍 C++ 中如何实现序列化和反序列化，以及如何有效地处理对象的生命周期管理。

一、序列化和反序列化的概念

（一）序列化

序列化是将对象的状态转换为可以存储或传输的格式的过程。例如，可以将一个对象序列化为二进制数据、XML 或 JSON 格式，以便在不同的系统之间传输或存储到磁盘上。

（二）反序列化

反序列化则是将存储或传输的格式转换回对象状态的过程。通过反序列化，可以从存储介质中读取数据并重建对象。

二、C++ 中实现序列化和反序列化的方法

（一）手动实现序列化和反序列化

定义数据结构

class Person {

public:

std::string name;

int age;

};

实现序列化函数

void serializePerson(const Person& person, std::ostream& out) {

out.write(person.name.c_str(), person.name.length() + 1);

out.write(reinterpret_cast<const char*>(&person.age), sizeof(person.age));

}

实现反序列化函数

Person deserializePerson(std::istream& in) {

Person person;

char buffer[100];

in.read(buffer, 100);

person.name = buffer;

in.read(reinterpret_cast<char*>(&person.age), sizeof(person.age));

return person;

}

使用方法

int main() {

Person person{"Alice", 30};

std::ofstream outFile("person.dat", std::ios::binary);

serializePerson(person, outFile);

outFile.close();

std::ifstream inFile("person.dat", std::ios::binary);

Person newPerson = deserializePerson(inFile);

inFile.close();

cout << "Name: " << newPerson.name << ", Age: " << newPerson.age << endl;

return 0;

}

（二）使用第三方库

Google Protocol Buffers

syntax = "proto3";

message Person {

string name = 1;

int32 age = 2;

}


protoc --cpp_out=. person.proto


#include <iostream>

#include <fstream>

#include "person.pb.h"

int main() {

// 序列化

tutorial::Person person;

person.set_name("Bob");

person.set_age(35);

std::fstream output("person.pb", std::ios::out | std::ios::trunc | std::ios::binary);

if (!person.SerializeToOstream(&output)) {

std::cerr << "Failed to write person." << std::endl;

return -1;

}

output.close();

// 反序列化

tutorial::Person newPerson;

std::fstream input("person.pb", std::ios::in | std::ios::binary);

if (!newPerson.ParseFromIstream(&input)) {

std::cerr << "Failed to read person." << std::endl;

return -1;

}

input.close();

cout << "Name: " << newPerson.name() << ", Age: " << newPerson.age() << endl;

return 0;

}

首先需要定义一个.proto文件来描述数据结构：
然后使用 protoc 编译器生成 C++ 代码：
使用生成的代码进行序列化和反序列化：

三、C++ 中对象的生命周期管理

（一）栈对象

特点
在函数中定义的对象通常在栈上分配内存。当函数执行完毕时，栈对象会自动被销毁。
示例

void someFunction() {

Person person{"Dave", 45};

// 在这里可以使用 person，函数结束后 person 被自动销毁

}

（二）堆对象

特点
使用new运算符在堆上分配的对象，需要手动使用delete运算符进行释放，以避免内存泄漏。
示例

int main() {

Person* personPtr = new Person{"Eve", 50};

// 使用 personPtr

delete personPtr;

return 0;

}

（三）使用智能指针

std::unique_ptr

int main() {

std::unique_ptr<Person> personPtr = std::make_unique<Person>("Frank", 55);

// 使用 personPtr，无需手动释放内存

return 0;

}

特点：独占对象的所有权，当它超出作用域时，会自动释放所管理的对象。

std::shared_ptr

int main() {

std::shared_ptr<Person> personPtr1 = std::make_shared<Person>("Grace", 60);

std::shared_ptr<Person> personPtr2 = personPtr1;

// 使用 personPtr1 和 personPtr2，当它们都超出作用域时，对象被销毁

return 0;

}