MFC 序列化机制

news2024/9/30 17:24:50

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文件操作相关类

序列化机制相关类

序列化机制使用

序列化机制执行过程

序列化类对象

文件操作相关类

CFile：文件操作类，封装了关于文件读写等操作，常见的方法：

  • CFile::Open：打开或者创建文件
  • CFile::Write/Read：写/读文件
  • CFile::Close：关闭文件
  • CFile::SeekToBegin/SeekToEnd/Seek：从 开始/结束/任意 位置设置文件读写位置

代码如下：

#include <afxwin.h>
#include <iostream>
using namespace std;
void File( ){
	CFile file;
	// 没有文件就创建，然后可读可写
	file.Open( "E:/MFC/Day07/file.txt", CFile::modeCreate|CFile::modeReadWrite );
	char str[] = "hello file";
	file.Write( str, strlen(str) );
	file.SeekToBegin( );// 设置文件读写位置
	char buf[256] = { 0 };
	long nLen = file.Read( buf, 255 ); // 返回值是实际读到的数据
	cout << buf << ' ' << nLen << endl;
	file.Close();
}
int main(){
	File();
	return 0;
}

序列化机制相关类

序列化作用：以二进制流形式读写硬盘文件，效率很高。

  • CFile：文件操作类，完成硬盘文件的读写操作
  • CArchive：归档类，完成内存数据的读写操作，维护了一个缓冲区

先把数据放到缓冲区，再放到硬盘上

序列化机制使用

序列化：往硬盘上写数据；

  1. 创建或打开文件  CFile::Open
  2. 定义归档类对象  CArchive ar；
  3. 数据序列化(存储/写)  ar<<数据   把数据读入缓冲区
  4. 关闭归档类对象，释放缓冲区
  5. 关闭文件

反序列化：从硬盘上读取数据。

  1. 打开文件  CFile::Open
  2. 定义归档类  CArchive  ar;
  3. 数据反序列化(加载/读)  ar>>变量
  4. 关闭文档类对象   ar.close()
  5. 关闭文件    CFile::Close()

代码如下：

#include <afxwin.h>
#include <iostream>
using namespace std;
void Store( ){//序列化（存储、写）数据
	CFile file;
	file.Open( "E:/MFC/Day07/serial.txt", CFile::modeCreate | CFile::modeWrite );
	CArchive ar(&file, CArchive::store, 4096);//归档类对象,维护缓冲区。
	long age = 18;
	ar << age;//将18保存当前指向的位置，并向后移动当前指向，相应字节数。
	float score = 88.5;
	ar << score;//将88.5保存当前指向的位置，并向后移动当前指向，相应字节数。
	CString name = "zhangsan";  
	ar << name;
	ar.Close( );
	file.Close( );
}
void Load( ){//反序列化（加载/读）
	CFile file;
	file.Open( "E:/MFC/day07/serial.txt", CFile::modeRead );
	CArchive ar( &file, CArchive::load, 4096 );//维护一个buff，大小4096字节
	long age;
	ar >> age;//当反序列化第一个数据时候，内部将文件中所有数据读入ar维护的buff中
	float score;
	ar >> score;//当反序列化后续数据时候，不需要到硬盘文件中读取，直接到ar维护的buff中读取
	CString name;
	ar >> name;//当反序列化后续数据时候，不需要到硬盘文件中读取，直接到ar维护的buff中读取
	ar.Close( );
	file.Close( );
	cout << age << ' ' << score << ' ' << name << endl;
}
int main(){
	Store( );
	Load( );
	return 0;
}

问题：数据一共16字节，为啥是17个字节

原因：首先排除\0，如果在内存中会有这个符号，但是再硬盘不会有。多出的一个字节是描述字符串大小的。前四个字节是Int，后四个字节是float，中间一个字节是字符串长度为8

Windows记事本解析文件是按照字符解析，所以前面的数字乱码了。

序列化机制执行过程

数据结构：

class CArchive
{	
    enum Mode;            // {store = 0,load = 1……}
    BOOL m_nMode;         // 访问方式
	int m_nBufSize;       // buff的大小
	CFile* m_pFile;       // 操作的文件对象
	BYTE* m_lpBufCur;     // 当前指向
	BYTE* m_lpBufMax;     // 终止指向
	BYTE* m_lpBufStart;   // 开始指向
}

CArchive ar(&file, CArchive::store, 4096);  构造函数伪代码如下：

CFile file;
file.Open( "E:/MFC/Day07/serial.txt", CFile::modeCreate | CFile::modeWrite );
CArchive ar(&file, CArchive::store, 4096) === CArchive::CArchive(&file，0， 4096)
{
  m_nMode = CArchive::store; // 0
  m_pFile = &file;//“E:/....serial.txt”
  m_nBufSize = 4096;
  m_lpBufStart = new BYTE[m_nBufSize];  // 开辟一块堆内存，指向首地址
  m_lpBufMax = m_lpBufStart + 4096;
  m_lpBufCur =  m_lpBufStart;
}

初始时

如何把数据存入缓冲区，伪代码如下：

long age = 18;
ar << age === CArchive::operator<<(age)//函数内部this为&ar
{
  if (m_lpBufCur + sizeof(LONG) > m_lpBufMax) 
  {
    Flush();
  }
  *m_lpBufCur = age;
  m_lpBufCur += sizeof(LONG); 
} // 把18存入缓冲区，并且指针后移4个字节

float score = 88.5;
ar << score === CArchive::operator<<(score)//函数内部this为&ar
{
  if (m_lpBufCur + sizeof(float) > m_lpBufMax) 
  {
    Flush();
  }
  *m_lpBufCur = score;//88.5 
  m_lpBufCur += sizeof(float);
}

CString name = "zhangsan";  
ar << name === CArchive::operator<<(name)//函数内部this为&ar
{
  AfxWriteStringLength(ar, 8 )
  {
    ar<<(unsigned char)nLength;//8
  }
  Write(name, 8)//函数内部this为&ar
  {
    memcpy_s(m_lpBufCur, (size_t)(m_lpBufMax - m_lpBufCur), name, 8);
    m_lpBufCur += 8;
  }
}

序列化三个数据后的缓冲区：

关闭文档类对象，释放缓冲区伪代码：把当前数据导入硬盘上，再重置当前指向

ar.Close( )//函数内部this为&ar
{
  Flush()//函数内部this为&ar
  {
    &file->Write(m_lpBufStart, ULONG(m_lpBufCur - m_lpBufStart));  // 往硬盘写数据
    m_lpBufCur = m_lpBufStart;//重置当前指向
  }
}

如何需要写入4个字节，但是只剩3个字节的空间，怎么办？

会调用flush()，把缓冲区的数据写入到硬盘空间，再重置当前指针指向。再重新写入数据，相当于从头覆盖写入。

序列化执行过程总结：

  1. ar对象维护一个缓冲区
  2. 将各个数据依次序列化(存储)到ar对象维护的缓冲区中，并将m_lpBufCur的指针指向移动相应字节
  3. 如果ar维护的缓冲区不足，则将ar维护的缓冲区的数据写入硬盘文件，并重置m_lpBufCur为开始指向
  4. 当关闭ar对象时，将ar对象维护的缓冲区数据写入硬盘文件，并释放ar对象维护的缓冲区。

反序列化执行过程总结：

  1. ar对象维护一个缓冲区
  2. 当反序列化第一个数据时，将文件数据全部读取到ar维护的缓冲区，并将第一个数据反序列化到第一个变量，并将m_lpBufCur移动相应的字节数
  3. 依次反序列化每个数据到变量中
  4. 当关闭ar对象时，释放ar维护的缓冲区

序列化类对象

序列化类对象的使用：

  • 类必须派生自CObject
  • 类内必须添加声明宏  DECLARE_SERIAL(theClass)
  • 类外必须添加实现宏   IMPLEMENT_SERIAL(theClass,baseClass,1)
  • 类必须重写虚函数 Serialize

当类具备以上四个条件时，类对象就可以序列化到文件保存了。

序列化类对象，除了要把类对象成员变量还有类对象的信息，类对象大小和版本等。

完整测试代码如下：

#include <afxwin.h>
#include <iostream>
using namespace std;

class CMyDoc : public CDocument{
	DECLARE_SERIAL( CMyDoc )
public:
	CMyDoc(int age=0, float score=0.0, CString name=""):m_age(age),m_score(score),m_name(name){}
	int m_age;
	float m_score;
	CString m_name;
	virtual void Serialize( CArchive& ar );
};
IMPLEMENT_SERIAL( CMyDoc, CDocument, 1 )
void CMyDoc::Serialize( CArchive& ar ){
	if( ar.IsStoring() ){
 		ar << this->m_age << this->m_score << this->m_name; //序列化基本类型变量  
	}else{
		ar >> m_age >> m_score >> m_name;//反序列化基本类型变量
	}
}
void Store( ){//序列化（存储、写）数据
	CFile file;
	file.Open("E:/MFC/Day08/serial.txt", CFile::modeCreate|CFile::modeWrite);
	CArchive ar(&file, CArchive::store, 4096);//归档类对象,维护缓冲区。
	CMyDoc data(18, 88.5, "zhangsan");
	ar << &data; //序列化对象，就是将对象的各个成员变量序列化。
	ar.Close( );
	file.Close( ); 
}
void Load( ){//反序列化（加载/读）
	CFile file;
	file.Open( "E:/MFC/day08/serial.txt", CFile::modeRead );
	CArchive ar( &file, CArchive::load, 4096 );//维护一个buff，大小4096字节
	CMyDoc* pdata = NULL;
	ar >> pdata;
	ar.Close( );
	file.Close( );
	cout << pdata->m_age << ' ' << pdata->m_score << ' ' << pdata->m_name << endl;
}
int main(){
	Store( );
	Load( );
	return 0;
}

测试结果：CMyDoc后面是成员变量的数据，前面是类对象信息

把 DECLARE_SERIAL( CMyDoc ) 宏展开

再进一步展开宏  _DECLARE_DYNCREATE

更进一步进入 _DECLARE_DYNAMIC

所以可以认为就是动态创建机制宏

实现宏展开

相当于动态创建机制加上一个操作符重载

下断点，分析一下类对象序列化执行

伪代码如下：

CFile file;
file.Open("E:/MFC/Day08/serial.txt", CFile::modeCreate|CFile::modeWrite);
CArchive ar(&file, CArchive::store, 4096);//归档类对象,维护缓冲区。
CMyDoc data(18, 88.5, "zhangsan");
ar << &data === operator<<(ar, const &data)
{
  ar.WriteObject(&data)//函数内部this为&ar
  {
    CRuntimeClass* pClassRef = &data->GetRuntimeClass();//文档类静态变量
    WriteClass(pClassRef);//将类的相关信息（类名/类大小/类版本）存入ar维护的buff中
    (&data)->Serialize(ar)//函数内部this为&data
    {
      ar << this->m_age << this->m_score << this->m_name; //序列化基本类型变量
    }
  }
}

CFile file;
file.Open( "E:/MFC/day08/serial.txt", CFile::modeRead );
CArchive ar( &file, CArchive::load, 4096 );//维护一个buff，大小4096字节
CMyDoc* pdata = NULL;//????????????
ar >> pdata === operator>>(ar, pdata) 
{
  pdata = ar.ReadObject(RUNTIME_CLASS(CMyDoc))//函数内部this为&ar
  {
    CRuntimeClass* pClassRef = ReadClass(RUNTIME_CLASS(CMyDoc),...);
           //从文件读取 类的相关信息，和 RUNTIME_CLASS(CMyDoc)中信息进行比对，
           //如果相同返回RUNTIME_CLASS(CMyDoc),如果不同返回NULL
    CObject*pOb = RUNTIME_CLASS(CMyDoc)->CreateObject();
           //动态创建CMyDoc类的对象，并返回对象地址
    pOb->Serialize(ar)//函数内部this为刚刚创建的CMyDoc类对象（pOb）
    {
      ar >> m_age >> m_score >> m_name;//反序列化基本类型变量
    }
    return pOb;
  }
}

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