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C++中如何序列化对象到文件?二进制序列化实现

P粉602998670

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发布时间:2025-07-14 11:07:02

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来源于php中文网

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二进制序列化在c++++中是将对象保存到文件的高效方式,适用于无指针、结构连续的对象。1. 对简单类或结构体,可直接使用write()和read()操作文件流;2. 对含std::string等动态成员的类,需手动处理字段顺序、字符串长度及内容;3. 注意跨平台兼容性、版本更新带来的结构变化;4. 避免对多态类滥用reinterpret_cast,建议封装成工具函数提高维护性。

C++中如何序列化对象到文件?二进制序列化实现

在C++中,如果你想把一个对象保存到文件里,最直接的方式之一就是使用二进制序列化。这种方式不仅效率高,还能保持数据的原始结构。实现起来不算太难,但有几个关键点需要注意。

C++中如何序列化对象到文件?二进制序列化实现

什么是二进制序列化?

简单来说,二进制序列化就是把内存中的对象数据,按其原始格式写入到文件中。这样做的好处是读写速度快、占用空间小,适合对性能要求较高的场景。

C++中如何序列化对象到文件?二进制序列化实现

不过,并不是所有类型都能直接写入文件。比如基本类型(int、float)可以直接操作,但包含指针、动态结构(如vector、string)的对象就需要额外处理。

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如何实现一个简单的二进制序列化?

假设你有一个简单的类:

C++中如何序列化对象到文件?二进制序列化实现
class Person {
public:
    int age;
    char name[32];
};

这个类没有虚函数、没有指针成员,非常适合用二进制方式直接写入文件。

你可以这样把它写入文件:

Person p{25, "Tom"};
std::ofstream out("person.dat", std::ios::binary);
out.write(reinterpret_cast(&p), sizeof(Person));
out.close();

读取也很简单:

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Person p;
std::ifstream in("person.dat", std::ios::binary);
in.read(reinterpret_cast(&p), sizeof(Person));
in.close();

这种方法适用于结构体或不含复杂成员的类,但如果类中有 std::string 或者指针,就不能这么用了。


处理带动态数据的类

如果你的类里面有 std::stringstd::vector 或者其他动态分配的数据结构,就不能直接用 sizeof() 来写入了。因为这些类型的内部结构并不是连续存储的,它们只是通过指针管理实际数据。

举个例子:

class User {
public:
    int id;
    std::string name;
};

这时候你需要手动“展开”每个字段,逐个写入:

  • 先写入 id
  • 再写入 name 的长度
  • 最后写入 name 的内容

读取的时候也是一样,先读长度,再分配空间读内容。

代码大概是这样的:

// 写入
void saveUser(const User& user, const std::string& filename) {
    std::ofstream out(filename, std::ios::binary);
    int len = user.name.size();

    out.write(reinterpret_cast(&user.id), sizeof(user.id));
    out.write(reinterpret_cast(&len), sizeof(len));
    out.write(user.name.data(), len);
}

// 读取
void loadUser(User& user, const std::string& filename) {
    std::ifstream in(filename, std::ios::binary);
    int len = 0;

    in.read(reinterpret_cast(&user.id), sizeof(user.id));
    in.read(reinterpret_cast(&len), sizeof(len));
    char* buf = new char[len + 1];
    in.read(buf, len);
    buf[len] = '\0';
    user.name = buf;
    delete[] buf;
}

这种方式虽然麻烦一点,但能正确处理字符串和容器类型。


注意事项和常见问题

  • 跨平台兼容性问题:不同平台下字节序(大端/小端)、数据对齐方式可能不同,会导致文件不兼容。
  • 版本兼容性:如果类结构变了(比如加了个字段),旧文件可能无法正确读取。
  • 不要滥用 reinterpret_cast:尤其在有虚函数或多态的类中,这样做可能导致不可预知的问题。
  • 建议封装成模板或工具函数:减少重复代码,提高可维护性。

基本上就这些。C++的二进制序列化看起来简单,但要真正用好,还是得多注意细节。

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