C++如何将数据序列化和反序列化_C++ 数据序列化方法

裘德小鎮的故事

发布时间：2025-10-03 21:05:02

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来源于php中文网

原创

C++中序列化常用JSON、二进制、Protobuf或自定义方法；JSON易读适合配置，用nlohmann/json库实现对象与JSON互转；二进制高效但限POD类型且需处理字节序；Protobuf跨语言高性能，需定义.proto文件生成代码；自定义接口灵活但需手动管理字段读写与内存。

c++如何将数据序列化和反序列化_c++ 数据序列化方法

在C++中实现数据的序列化和反序列化，通常需要将对象转换为字节流以便存储或传输，然后再还原为原始对象。由于C++标准库没有内置的序列化机制，开发者需借助自定义方法或其他工具来完成。

使用JSON进行序列化与反序列化

JSON是一种轻量、易读的数据交换格式，适合配置文件或网络通信。通过第三方库如 nlohmann/json 可以轻松实现C++对象与JSON之间的转换。

示例代码：

#include 
#include 

struct Person {
    std::string name;
    int age;
};

// 序列化
void to_json(nlohmann::json& j, const Person& p) {
    j = nlohmann::json{{"name", p.name}, {"age", p.age}};
}

// 反序列化
void from_json(const nlohmann::json& j, Person& p) {
    j.at("name").get_to(p.name);
    j.at("age").get_to(p.age);
}

int main() {
    Person p{"Alice", 30};

    // 转为JSON字符串
    nlohmann::json j = p;
    std::string json_str = j.dump();
    std::cout << json_str << std::endl;

    // 从JSON恢复对象
    auto p2 = j.get();
    std::cout << p2.name << ", " << p2.age << std::endl;

    return 0;
}

使用二进制方式进行高效序列化

对于性能要求高的场景，可采用二进制方式直接写入内存数据。适用于POD（Plain Old Data）类型。

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说明：该方法不支持复杂结构（如指针、STL容器），且跨平台时需注意字节序问题。

示例：

#include 
#include 

struct Data {
    int id;
    double value;
};

// 写入二进制文件（序列化）
void save_binary(const Data& d, const std::string& filename) {
    std::ofstream out(filename, std::ios::binary);
    out.write(reinterpret_cast(&d), sizeof(Data));
}

// 读取二进制文件（反序列化）
void load_binary(Data& d, const std::string& filename) {
    std::ifstream in(filename, std::ios::binary);
    in.read(reinterpret_cast(&d), sizeof(Data));
}

int main() {
    Data d{1, 3.14};
    save_binary(d, "data.bin");

    Data loaded{};
    load_binary(loaded, "data.bin");
    std::cout << "ID: " << loaded.id << ", Value: " << loaded.value << std::endl;

    return 0;
}

使用Google Protocol Buffers（Protobuf）

Protobuf是Google开发的高效、跨语言的序列化方案。需定义 .proto 文件并生成C++代码。

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步骤：

编写 .proto 文件描述数据结构
使用 protoc 编译器生成 C++ 类
调用 SerializeToString / ParseFromString 方法

.proto 示例：

syntax = "proto3";
message Person {
    string name = 1;
    int32 age = 2;
}

C++ 使用：

Person person;
person.set_name("Bob");
person.set_age(25);

std::string buffer;
person.SerializeToString(&buffer);  // 序列化

Person recovered;
recovered.ParseFromString(buffer);  // 反序列化

自定义序列化接口

对复杂类，可以设计统一的序列化接口，手动控制字段读写。

例如：

class Serializable {
public:
    virtual void serialize(std::ostream& os) const = 0;
    virtual void deserialize(std::istream& is) = 0;
};

struct MyData : Serializable {
    int x;
    std::string s;

    void serialize(std::ostream& os) const override {
        os.write(reinterpret_cast(&x), sizeof(x));
        size_t len = s.size();
        os.write(reinterpret_cast(&len), sizeof(len));
        os.write(s.data(), len);
    }

    void deserialize(std::istream& is) override {
        is.read(reinterpret_cast(&x), sizeof(x));
        size_t len;
        is.read(reinterpret_cast(&len), sizeof(len));
        s.resize(len);
        is.read(&s[0], len);
    }
};

基本上就这些。选择哪种方法取决于你的需求：调试友好选JSON，性能优先考虑二进制或Protobuf，跨平台兼容性要求高推荐Protobuf。自定义方式灵活但需小心管理内存和格式一致性。

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