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c++如何实现结构体的序列化_c++二进制流保存结构体【方案】

尼克

尼克

发布时间:2026-02-20 16:25:02

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来源于php中文网

原创

有风险,且很常见;非pod结构体(含指针、std::string、虚函数表等)用write()会写入无效地址导致崩溃,仅纯pod结构体可安全二进制序列化。

c++如何实现结构体的序列化_c++二进制流保存结构体【方案】

直接用 write() 写结构体有风险吗?

有,而且很常见。如果结构体含指针、std::stringstd::vector 或虚函数表(即非 POD 类型),write() 二进制 dump 会把指针地址写进去,读取时必然崩溃或数据错乱。

只有纯 POD(Plain Old Data)结构体才可安全 memcpy:

  • struct Point { int x; int y; }; ✅ 可直接 write()
  • struct Person { std::string name; int age; }; ❌ 不行,name 是堆上管理的字符串
  • struct Base { virtual void f() {} }; ❌ 含虚表,sizeof 不等于成员总和

POD 结构体怎么安全二进制序列化?

确认是 POD 后,用 std::ofstream::write() 最快最直接:

struct Config {
    int version;
    double timeout;
    char mode[16];
};
static_assert(std::is_pod_v<Config>, "Config must be POD");

Config cfg = {1, 3.5, "auto"};
std::ofstream ofs("config.bin", std::ios::binary);
ofs.write(reinterpret_cast<const char*>(&cfg), sizeof(cfg));

读取时注意:必须保证编译器对齐一致(建议加 #pragma pack(1) 或用 alignas 显式控制);跨平台时还要考虑字节序(x86 是小端,网络传输需转大端)。

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std::string 的结构体怎么序列化?

必须手动处理:先写字符串长度(size_t),再写字符内容。读取时先读长度,再按长度分配并读取:

struct Message {
    std::string text;
    int id;
};

std::ofstream ofs("msg.bin", std::ios::binary);
size_t len = msg.text.size();
ofs.write(reinterpret_cast<const char*>(&len), sizeof(len));
ofs.write(msg.text.data(), len);
ofs.write(reinterpret_cast<const char*>(&msg.id), sizeof(msg.id));

反序列化时顺序严格对应,且要检查 len 是否过大(防内存爆炸);std::string::data() 在 C++17 后保证以 \0 结尾,但二进制序列化通常不依赖空终止符。

有没有更通用、少出错的方案?

boost::serializationcereal 这类库,它们自动处理类型、版本、容器嵌套和指针间接性。例如 cereal 只需加一个 serialize() 成员:

struct Person {
    std::string name;
    int age;
    template <class Archive>
    void serialize(Archive& ar) {
        ar(CEREAL_NVP(name), CEREAL_NVP(age));
    }
};

然后:cereal::BinaryOutputArchive ar(ofs); ar(p); —— 库内部已处理字符串长度、对齐、字节序兼容等细节。

不过引入第三方库会增加构建复杂度;若仅需轻量级、单平台、固定结构,手写二进制 I/O 更可控——关键是要清楚每字节的含义,别让 sizeof 欺骗你。

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