通用序列化和反序列化实现思路

本文简单的记录一下采用模板来实现序列化与反序列的思路， 同时采用C++20标准的concept和requires来简化模板函数的选择。

首先了解一下自定义类支持序列化的两种方式：

一、序列化自定义类型（侵入式）

struct Test {std::string name;int age;//序列化接口template<class Archive>void serialize(Archive & ar) const {ar & REFLEX(name);ar & REFLEX(age);}
};

二、序列化自定义类型（非侵入式）

struct Test2 {std::string name;int age;
};//序列化接口
template<class Archive>
void serialize(Archive & ar,const Test2& t) {ar & REFLEX(t.name);ar & REFLEX(t.age);
}

这种方法用于序列化一些外部库定义的类，或一些不希望修改实现的类。

接下来实现一个采用二进制方案的序列化类

//用于识别自定义类内部是否支持serialize函数
template<typename AR, typename V>
concept is_user_def_inside = requires(AR ar, V v) {v.serialize(ar);
};//用于识别自定义类外部是否支持了serialize函数
template<typename AR, typename V>
concept is_user_def_outside = requires(AR ar, V v) {serialize(ar, v);
};class ArchiveOut {
public:ArchiveOut(std::ostream& os):m_os(os){}using ArchiveTp = ArchiveValue;template<typename T>ArchiveOut& operator & (const T& val){this->operator<<(val);return *this;}//自定义类（侵入式）template<typename T>requires(is_user_def_inside<ArchiveOut,T>)ArchiveOut& operator << (const T& val){val.serialize(*this);return *this;}// 可平凡复制 template<typename T>requires(std::is_trivially_copyable<T>::value)ArchiveOut& operator << (const T& val){m_os.write((const char *)&val, sizeof(T));return *this;}//自定义类（非侵入式）template<typename T>requires(!std::is_trivially_copyable<T>::value && !is_user_def_inside<ArchiveOut,T> && is_user_def_outside<ArchiveOut,T>)ArchiveOut& operator << (const T& val){serialize(*this,  val);return *this;}//string 特化ArchiveOut& operator << (const std::string& val){size_t size = val.size();m_os.write((const char *)&size, sizeof(size));m_os.write((const char *)val.data(), size * sizeof(typename std::string::value_type));return *this;}//其它类型处理
private:std::ostream& m_os;
};

前文中的REFLEX为自定义宏， 用于生成诸如json、xml时，对字段名的反射， 因为基于二进制序列化的时候，可以只保存值，而不需要保存字段名，但生成json、xml等格式时需要用到字段名称，因此实现Reflex时，需要根据序列化类型字段选择。

#define REFLEX(param)  CReflex(param, #param)
#define REFLEX_ALIAS(param, alias) CReflex(param, alias)//只针对值进行序列化
enum class ArchiveValue {
};
//对字段名和值进行序列化
enum class ArchiveKeyValue {
};template<typename T>
concept is_key_value = requires() {std::is_same<typename T::ArchiveTp, ArchiveKeyValue>::value;
};template<typename T>
concept is_only_value = requires() {std::is_same<typename T::ArchiveTp, ArchiveValue>::value;
};template<typename T>
class CReflex {
public:CReflex(T& value, const std::string& strName) :m_value(value), m_name(strName) {};template<typename Archive>requires(is_only_value<Archive>)void serialize(Archive& ar)const {ar & m_value;}template<typename Archive>requires(!is_only_value<Archive> && is_key_value<Archive>)void serialize(Archive& ar)const {ar & (m_name, m_value);}
private:T& m_value;std::string m_name;
};

到这里一个大致的模型已经实现，当然，真正实施起来还有许多细节需要补充。

附完整代码：

#include <string>
#include <concepts>
#include <iostream> 
#include <sstream>
#include <type_traits>#define REFLEX(param)  CReflex(param, #param)
#define REFLEX_ALIAS(param, alias) CReflex(param, alias)//只针对值进行序列化
enum class ArchiveValue {
};
//对字段名和值进行序列化
enum class ArchiveKeyValue {
};template<typename T>
concept is_key_value = requires() {std::is_same<typename T::ArchiveTp, ArchiveKeyValue>::value;
};template<typename T>
concept is_only_value = requires() {std::is_same<typename T::ArchiveTp, ArchiveValue>::value;
};template<typename T>
class CReflex {
public:CReflex(T& value, const std::string& strName) :m_value(value), m_name(strName) {};template<typename Archive>requires(is_only_value<Archive>)void serialize(Archive& ar)const {ar & m_value;}template<typename Archive>requires(!is_only_value<Archive> && is_key_value<Archive>)void serialize(Archive& ar)const {ar & (m_name, m_value);}
private:T& m_value;std::string m_name;
};template<typename T>
concept is_container = requires(T res, T::value_type v) {res.insert(res.begin(), v);
};template<typename AR, typename V>
concept is_user_def_inside = requires(AR ar, V v) {v.serialize(ar);
};template<typename AR, typename V>
concept is_user_def_outside = requires(AR ar, V v) {serialize(ar, v);
};class ArchiveOut {
public:ArchiveOut(std::ostream& os):m_os(os){}using ArchiveTp = ArchiveValue;template<typename T>ArchiveOut& operator & (const T& val){this->operator<<(val);return *this;}//自定义类（侵入式）template<typename T>requires(is_user_def_inside<ArchiveOut,T>)ArchiveOut& operator << (const T& val){val.serialize(*this);return *this;}// 可平凡复制 template<typename T>requires(std::is_trivially_copyable<T>::value)ArchiveOut& operator << (const T& val){m_os.write((const char *)&val, sizeof(T));return *this;}//自定义类（非侵入式）template<typename T>requires(!std::is_trivially_copyable<T>::value && !is_user_def_inside<ArchiveOut,T> && is_user_def_outside<ArchiveOut,T>)ArchiveOut& operator << (const T& val){serialize(*this,  val);return *this;}//string 特化ArchiveOut& operator << (const std::string& val){size_t size = val.size();m_os.write((const char *)&size, sizeof(size));m_os.write((const char *)val.data(), size * sizeof(typename std::string::value_type));return *this;}//其它类型处理
private:std::ostream& m_os;
};struct Test {std::string name;int age;//序列化接口template<class Archive>void serialize(Archive & ar) const {ar & REFLEX(name);ar & REFLEX(age);}
};struct Test2 {std::string name;int age;
};//序列化接口
template<class Archive>
void serialize(Archive & ar,const Test2& t) {ar & REFLEX(t.name);ar & REFLEX(t.age);
}int main()
{Test t = {"zhangshan", 36};Test2 t2 = {"liubei", 38};std::ostringstream ss;ArchiveOut ar(ss);ar << t << t2;std::cout << "size : " << ss.str().length() << ", value: " << ss.str() << std::endl;return 0;
}