Serializzare strutture dati in C [chiuso]

C non ha supporto nativo per la serializzazione delle strutture, quindi sei da solo.
L'approssimazione del primo ordine è (come indicato in altre risposte) per definirlo per i tipi primitivi e applicarlo ricorsivamente a strutture più grandi.

Tuttavia, ci sono molti dettagli diabolici che devono essere affrontati al di là del concetto semplice. Per citarne alcuni:

• ordine endico di numeri interi e dimensioni di vari tipi comuni di numeri interi dipendenti su architetture di macchine. Questo non è un grosso problema se tutti i consumatori di serializatin sono lo stesso binario, ma considerano la lettura dei dati prodotti da un Mac PPC a 32 bit su una macchina Windows a 64 bit o se un "long" è di 32 o 64 bit.
• Rappresentazioni diverse per tipi di dati comuni. Le bitmap a colori hanno 3 componenti su un PC, ma 4 componenti, in un ordine diverso, su Mac
• Rappresentazione e precisione dei numeri in virgola mobile.
• Se le stringhe con le stesse lettere sono identiche o solo simili.
• che si occupa di strutture dati cicliche o autoreferenziali.

Dai un'occhiata al lavoro svolto da Google con Protocollo buffer .

Scrivi un file .proto in questo modo:

message Person {
  required int32 id = 1;
  required string name = 2;
  optional string email = 3;
}

Quindi lo compili con protoc, il compilatore del buffer di protocollo, per produrre codice in C ++, Java o Python.

Quindi, se stai usando C ++, usi quel codice come questo:

Person person;
person.set_id(123);
person.set_name("Bob");
person.set_email("[email protected]");

fstream out("person.pb", ios::out | ios::binary | ios::trunc);
person.SerializeToOstream(&out);
out.close();

Puoi esaminare il metodo SerializeToOstream per capire in che modo Google genera il codice di serializzazione. Sì, è un codice C ++, ma dovrebbe comunque essere abbastanza vicino al codice C.

L'articolo di Wikipedia Serializzazione copre l'argomento abbastanza bene, sebbene stranamente non menzioni ASN.1 che è uno standard ampiamente odiato, ma estremamente ben definito e ben noto per la descrizione di protocolli efficienti di serializzazione dei dati. I compilatori ASN tipicamente generano codice (ad esempio codice C) per codificare e decodificare le strutture di dati descritte in modo canonico.

A proposito, il problema endian può essere affrontato banalmente in C, come Rob Pike ha mostrato bene nel suo articolo The Byte Order Fallacy , sebbene alcuni compilatori C non generino sempre il codice oggetto più ottimale quando si utilizza questa tecnica.

Probabilmente non era coperto nei tuoi libri perché ci sono così tante varianti possibili, tutti diversi compromessi tra velocità di runtime, facilità d'uso e portabilità.

Ad esempio, 1 e 3 sono praticamente le estremità opposte dello spettro e 2 mostra solo il numero di piccole variazioni possibili tra loro:

1. Non serializzare, copia semplicemente i byte non elaborati

   • questo ti lascia dipendente dall'architettura e dai dettagli del compilatore (endianness, padding & alignment, rappresentazione in virgola mobile), quindi very non-portable
   • non funziona affatto (extra), quindi molto veloce
   • non gestisce alcuna forma di indirezione, quindi funziona solo per strutture POD piatte e autonome
   • è un dolore assoluto da decodificare, se ne hai bisogno per il debug

2. come 1, ma specificare esplicitamente padding, alignment e endianness

   • questo è ora portatile, al costo aggiuntivo minimo delle conversioni di ordine dei byte (su host con ordine di byte nativo diverso da quello specificato) e il requisito di forzare l'allineamento appropriato (che potrebbe non essere ottimale su tutte le architetture)

3. serializza tutto in un formato di testo come XML o JSON

   • questo è molto portatile
   • e molto lenti (relativamente)
   • puoi farlo gestire in modo indiretto, inclusi i riferimenti circolari, se hai bisogno di
   • è davvero facile leggere direttamente i messaggi serializzati

Oh, e ho imparato a conoscere questa roba (tutto quanto sopra, oltre a CORBA, ASN.1 e ProtocolBuffers) implementando i protocolli documentati esistenti.

Se il tuo obiettivo principale è la portabilità piuttosto che la velocità, qualcosa verso l'estremità n. 3 dello spettro è probabilmente una soluzione migliore. Per quanto riguarda come lo hai costruito in primo luogo, è quasi più una questione di riflessione.

La serializzazione è in genere piuttosto semplice e ricorsiva. Devi solo capire quali campi devi inviare prima dei dati reali in modo da poter ricostruire la struttura dall'altra parte. I problemi sarebbero principalmente endianness. Imparalo per tentativi ed errori, dubito che tu abbia bisogno di un libro per questo genere di cose.