一、引子

　　為什么要浪費(fèi)時(shí)間去設(shè)計(jì)一個(gè)算法來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的文件存儲(chǔ)還要費(fèi)勁地調(diào)試代碼呢？Boost庫(kù)可以為你做這些事情。借助于串行化模板，你可以容易地把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到你自己定制格式的文件中。本文將教給你如何輕松地存儲(chǔ)數(shù)據(jù)并回讀數(shù)據(jù)。

　　二、概述

　　當(dāng)你開(kāi)發(fā)一個(gè)軟件包時(shí)，你總是想集中精力于軟件的功能。而最讓你擔(dān)心的是，花費(fèi)大量的時(shí)間寫(xiě)代碼，而該代碼有可能會(huì)應(yīng)用在另外大量的其他程序中。那正是重用的含義所在，你會(huì)希望另外某人已經(jīng)為你編寫(xiě)出這樣現(xiàn)成的代碼。

　　這類問(wèn)題的一個(gè)很好的例子是給予你的程序存檔的能力。例如，你可能在寫(xiě)最偉大的天文學(xué)程序-在該程序中，你的用戶可以輕易地輸入時(shí)間和坐標(biāo)，你的程序負(fù)責(zé)繪制當(dāng)前天空的地圖。但是，假定你賦予你的用戶能夠高亮某些星星，這樣以來(lái)它們可以容易地突出在地圖上。最后，你讓用戶能夠保存他們的配置以備后用。

　　你的程序集中于天文學(xué)編程。你并不是在寫(xiě)一個(gè)通用庫(kù)來(lái)保存文檔，所以你不必把大量的時(shí)間花在存儲(chǔ)功能上，因?yàn)槟阋獙Ｗ⒂诔绦虻奶煳膶W(xué)特性。如果你是用C++編程，你可以從Boost重用庫(kù)得到幫助。為了保存文件，Boost庫(kù)包括一個(gè)串行化類，正是你需要的。

　　如果你成功地創(chuàng)建了你的程序工程，很可能有一個(gè)類來(lái)包含用戶信息或文檔。例如，你可能有一個(gè)類，該類列舉用戶們最喜歡的星星的名字和位置。（請(qǐng)?jiān)忂@里的簡(jiǎn)化）。這就是你希望用戶能夠保存到磁盤(pán)上的數(shù)據(jù)。畢竟，幾乎所有的程序都有文件保存功能。微軟的Word保存文本和格式化數(shù)據(jù)，而Excel保存工作單數(shù)據(jù)。一個(gè)優(yōu)秀的地圖程序可以用戶保存喜歡的位置，GPS路線，旅程，等等。

　　借助于Boost串行化庫(kù)的幫助，實(shí)現(xiàn)保存很容易-所要做是僅僅是設(shè)置好你的類，而由庫(kù)來(lái)負(fù)責(zé)其它一切-使你專注于真正的工作。

　　其思想是很簡(jiǎn)單的：你創(chuàng)建了一個(gè)包含用戶數(shù)據(jù)的對(duì)象。當(dāng)準(zhǔn)備保存信息時(shí)，用戶選擇File｜Save As，然后從文件對(duì)話框中選擇一個(gè)文件名即可。借助于Boost，你的程序就把數(shù)據(jù)保存到選定的文件中。以后，當(dāng)用戶重新啟動(dòng)該程序時(shí)，選擇 File｜Open，選定已保存的文件，你的程序再一次使用Boost-但是這一次重新裝入數(shù)據(jù)，因此，重新產(chǎn)生了該對(duì)象。瞧，用戶數(shù)據(jù)被回復(fù)了！或者，從用戶的角度來(lái)看，文檔已被打開(kāi)。

　　下面的例子只是簡(jiǎn)單地演示保存和加載一些圖形類。第一個(gè)類，Vertex，描述了一個(gè)二維的點(diǎn)。第二個(gè)類，Polygon，包含一個(gè)Vertex實(shí)例的容器。第三個(gè)類，Drawing，包含一個(gè)Polygon的容器。

　　想把所有這些都保存到一個(gè)文檔中去無(wú)疑是一個(gè)惡夢(mèng)-這不是花費(fèi)時(shí)間的地方-你要實(shí)現(xiàn)最好的圖形程序設(shè)計(jì)，因?yàn)檫@是你的專長(zhǎng)。好了，讓Boost庫(kù)為你做其它一切吧。

　　三、串行化一個(gè)類

　　首先，考慮一下Vertex類。該類是最容易串行化的一個(gè)，因?yàn)樗话渌鼘?duì)象。該類包含兩個(gè)值，x和y，且都是double型。我還給該類定義了幾個(gè)存取x和y的函數(shù)，還有一個(gè)dump函數(shù)，它負(fù)責(zé)把x和y的值輸送到控制臺(tái)。最后，我包含了兩個(gè)構(gòu)造器，一個(gè)是缺省的，另一個(gè)用作輸入?yún)?shù)。（為了簡(jiǎn)化起見(jiàn)，該例程并沒(méi)有做任何實(shí)際的繪圖。抱歉！）

　　下面最吸引人的部分是必需的代碼行以串行化該類。下面就是該類（注意粗體部分）：

class Vertex { 　private: 　　friend class boost::serialization::access; 　　template<class Archive> 　　void serialize(Archive & ar, const unsigned int version) 　　{ 　　　ar & x; 　　　ar & y; 　　} 　　double x; 　　double y; 　public: 　　Vertex() {} // 串行化需要一個(gè)缺省的構(gòu)造器 　　Vertex(double newX, double newY) : x(newX), y(newY) {} 　　double getX() const { return x; } 　　double getY() const { return y; } 　　void dump() { 　　　cout << x << " " << y << endl; 　　} };

　　注意在程序的最后，我沒(méi)有實(shí)際地使用缺省的構(gòu)造器Vertex()，但是串行化庫(kù)的確調(diào)用了它，因此我需要把它包含進(jìn)去。

　 　串行化部分首先串行化庫(kù)存取私有成員，特別是接下來(lái)的串行化函數(shù)。串行化庫(kù)的創(chuàng)建者Robert Ramey指出，你不需要任何的函數(shù)，包括在派生類中的那些，調(diào)用你的串行化方法；只需由串行化庫(kù)來(lái)調(diào)用即可。因此，為了保護(hù)你的類，需要把串行化功能聲 明為私有的，然后允許有限制地存取該串行化庫(kù)，這通過(guò)把類boost::serialization::access聲明為你的類的友元來(lái)實(shí)現(xiàn)，見(jiàn)代碼。

　　接下去是串行化函數(shù)，它是一個(gè)模板函數(shù)。如果你對(duì)模板還不太熟悉的話，不要緊：你不需要理解模板部分而照舊可以使之工作。然而，必須確保你理解了串行化功能的核心：

ar & x; ar & y;

　　首先，讓我聲明一 下：這兩行代碼并不是聲明參照引用變量，雖然形式上看上去相似。代之的是，它們調(diào)用一個(gè)&操作符，并且把你的類成員寫(xiě)入到文件中或者把它們讀進(jìn) 來(lái)。是的，你已經(jīng)正確地認(rèn)出了；該功能實(shí)現(xiàn)了一石二鳥(niǎo)（或者更準(zhǔn)確地說(shuō)，用一套代碼完成了兩件任務(wù)）的功效。當(dāng)你在把一個(gè)Vertex對(duì)象保存到一個(gè)文件 中去時(shí)，串行化庫(kù)調(diào)用這個(gè)串行化功能；第一行把x的值寫(xiě)入到文件中，第二行把y的值寫(xiě)入到文件中。后來(lái)，當(dāng)你把一個(gè)Vertex對(duì)象從文件中讀回時(shí)，第一 行實(shí)現(xiàn)從文件中讀回x值，第二行實(shí)現(xiàn)從文件中讀回y值。

　　這是某種特別的操作符重載！事實(shí)上，&字符是一個(gè)在串行化庫(kù)內(nèi)部定義的一個(gè)操作符。幸好你不需要理解它是如何工作的。

　　好，就是那么簡(jiǎn)單。下面是一些示例代碼，你可以試著把一個(gè)Vertex 對(duì)象保存到一個(gè)文件中：

Vertex v1(1.5, 2.5); std::ofstream ofs("myfile.vtx"); boost::archive::text_oarchive oa(ofs); oa << v1; ofs.close();

　　就是這樣！第一行產(chǎn)生Vertex對(duì)象。下面的四行打開(kāi)一個(gè)文件，把一個(gè)特定的串行化類與文件相結(jié)合，然后寫(xiě)向文件，最后關(guān)閉文件。下面是一段把一個(gè)Vertex 對(duì)象從文件中讀入的代碼：

Vertex v2; std::ifstream ifs("myfile.vtx", std::ios::binary); boost::archive::text_iarchive ia(ifs); ia >> v2; ifs.close(); v2.dump();

　 　這段代碼生成一個(gè)Vertex的實(shí)例，然后再打開(kāi)一個(gè)文件（這次是為讀取的目的），把一個(gè)串行化類與文件相關(guān)聯(lián)，把對(duì)象讀進(jìn)來(lái)，然后關(guān)閉文件。最后，代 碼輸出Vertex的值。如果你把前面的這兩個(gè)程序段放在一個(gè)main函數(shù)中并運(yùn)行，你會(huì)看到輸出兩個(gè)原始值：1.5和2.5。

　　注意

　　注意我使用的文件擴(kuò)展名是：.vtx。這并不是一個(gè)專門(mén)的擴(kuò)展名；它是我自己定制的擴(kuò)展名。這聽(tīng)起來(lái)有點(diǎn)愚蠢和瑣碎，但是實(shí)際上，我們是在創(chuàng)建自己的文件格式。為了指出這一特殊的文件格式，我使用了擴(kuò)展名叫.vtx，其意指Vertex。
　　四、串行化容器

　　在我的示例中，一個(gè)繪圖對(duì)象可以包含多個(gè)多邊形對(duì)象（我把它們存儲(chǔ)在一個(gè)向量中，該向量是標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)容器模板的一員），每一個(gè)多邊形對(duì)象可以包含多個(gè)對(duì)象Vertex（我也用向量存儲(chǔ)它們）。

　 　串行化庫(kù)包括保存數(shù)組和容器的功能。因?yàn)槟憧梢园阎羔槾鎯?chǔ)到數(shù)組中，串行化庫(kù)也支持指針。請(qǐng)考慮一下：如果你有一個(gè)包含Vertex指針的數(shù)組，而且你 直接把該數(shù)組寫(xiě)入一個(gè)文件中，你就會(huì)有一堆指針存儲(chǔ)在文件中，而不是實(shí)際的Vertex 數(shù)據(jù)。那些指針僅是些數(shù)字（內(nèi)存位置），當(dāng)后面接著回讀數(shù)據(jù)時(shí)它們是毫無(wú)意義的。所以，該庫(kù)十分聰明地從對(duì)象中抓取了數(shù)據(jù)而不是指針。

　 　考慮到存儲(chǔ)作為容器的對(duì)象，你要把每一個(gè)類串行化。在串行化方法中，你可以讀取和寫(xiě)入容器，就象你操作另外一個(gè)成員一樣。你的容器可以是簡(jiǎn)單的語(yǔ)言本身 內(nèi)存的數(shù)組（如Vertex *vertices[10];），或者是來(lái)自于標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的容器。因?yàn)楝F(xiàn)在是21世紀(jì)，我喜歡緊跟時(shí)代的步伐，所以我在本例中選擇使用標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)。

　　盡管你可以在你的串行化類中編寫(xiě)代碼，針對(duì)容器和每一個(gè)成員；然而，你不必這樣做。作為代勞，庫(kù)已十分聰明地自動(dòng)遍歷容器了。你所有要做是僅是寫(xiě)出容器，如下，其中vertices是一個(gè)容器：

ar & vertices;

　　讓庫(kù)來(lái)做其余的工作吧。相信嗎？下面是類Polygon的代碼，串行化部分以粗體標(biāo)出：

class Polygon { 　private: 　　vector<Vertex *> vertices; 　　friend class boost::serialization::access; 　　template<class Archive> 　　void serialize(Archive & ar, const unsigned int version) 　　{ 　　　ar & vertices; 　　} 　public: 　　void addVertex(Vertex *v) { 　　　vertices.push_back(v); 　　} 　　void dump() { 　　　for_each(vertices.begin(), vertices.end(), mem_fun(&Vertex::dump)); 　　} };

　 　首先，請(qǐng)注意我用一個(gè)矢量來(lái)存儲(chǔ)布點(diǎn)。（如果你對(duì)模板還是個(gè)新手，不要緊，只需要把vector<Vertex *>當(dāng)作是存儲(chǔ)指向Vertex 實(shí)例的指針的矢量就行，因?yàn)槠鋵?shí)際上就是如此。）。下一步，在串行化函數(shù)中，我不想遍歷該矢量-寫(xiě)每一個(gè)成員。相反，我只是讀寫(xiě)整個(gè)矢量即可：

ar & vertices;

　　兩個(gè)公共方法的建立，可以用來(lái)十分方便 地操作該多邊形。第一個(gè)addVertex方法，讓你把另外一個(gè)結(jié)點(diǎn)添加到該多邊形上；它使用了push_back方法，這是把一項(xiàng)加到一個(gè)矢量上去的標(biāo) 準(zhǔn)方法。Dump函數(shù)遍歷該矢量，把每一個(gè)矢量寫(xiě)到標(biāo)準(zhǔn)輸出設(shè)備上去。即使對(duì)一些很有經(jīng)驗(yàn)的C++老手，也可能對(duì)下面這一行不太熟悉：

for_each(vertices.begin(), vertices.end(), mem_fun(&Vertex::dump));

　 　這里用了點(diǎn)小技巧。它不是串行化庫(kù)的一部分；它是標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的一部分，對(duì)于今天的C++程序可以放心使用，沒(méi)有任何多余的副作用和經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。單詞 for_each實(shí)際上是一個(gè)函數(shù)，它有三個(gè)參數(shù)：在容器中的起始位置，結(jié)束條件以及一個(gè)操作容器中每一項(xiàng)都要調(diào)用的函數(shù)（依賴于你的C++程序?qū)崿F(xiàn)，你 可以要包括頭文件如，’#include <algorithm>’來(lái)得到for_each函數(shù)。我使用的是GNU庫(kù)，所以用’#include <vector>’語(yǔ)句）。在我的例子中，我用的for_each函數(shù)的第三個(gè)參數(shù)是Vertex 類的dump成員函數(shù)。但是有一個(gè)問(wèn)題：你不能只調(diào)用一個(gè)成員函數(shù)本身；你要從一個(gè)具體的對(duì)象中調(diào)用才行。這正是成員函數(shù)mem_fun的來(lái)源所在。它是 一個(gè)專門(mén)函數(shù)（標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的一部分），在此與函數(shù)for_each一起工作，負(fù)責(zé)調(diào)用具體對(duì)象的dump函數(shù)。也就是說(shuō)，它把dump()綁定到 for_each當(dāng)前操縱的Vertex對(duì)象上。

　　為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，這里的for_each調(diào)用遍歷整個(gè)列表中的每一個(gè)Vertex，并調(diào)用Vertex::dump-所有這些只有一行代碼！

　　接下來(lái)，Drawing類實(shí)際上與Polygon類很相似，除了它包含一些Polygon 對(duì)象，而不是包含一個(gè)Vertex對(duì)象的容器。不是一個(gè)大問(wèn)題。

　　下面是完整的程序，包含一些額外的析構(gòu)器以用于清理內(nèi)存：

#include <iostream> #include <vector> #include <functional> #include <algorithm> #include <fstream> #include <boost/archive/text_oarchive.hpp> #include <boost/archive/text_iarchive.hpp> #include <boost/serialization/vector.hpp> using namespace std; class Vertex { 　private: 　　//串行化代碼開(kāi)始 　　friend class boost::serialization::access; 　　template<class Archive> 　　void serialize(Archive & ar, unsigned int version) 　　{ 　　　ar & x; 　　　ar & y; 　　} 　　//結(jié)束串行化代碼 　　double x; 　　double y; 　public: 　　Vertex() {} //串行化需要一個(gè)缺省的構(gòu)造器 　　~Vertex() {} 　　Vertex(double newX, double newY) : x(newX), y(newY) {} 　　double getX() const { return x; } 　　double getY() const { return y; } 　　void dump() { 　　　cout << x << " " << y << endl; 　　} }; void delete_vertex(Vertex *v) { delete v; } class Polygon { 　private: 　　vector<Vertex *> vertices; 　　friend class boost::serialization::access; 　　template<class Archive> 　　void serialize(Archive & ar, const unsigned int version) 　　{ 　　　ar & vertices; 　　} 　public: 　　~Polygon() { 　　　for_each(vertices.begin(), vertices.end(), delete_vertex); 　　} 　　void addVertex(Vertex *v) { 　　　vertices.push_back(v); 　　} 　　void dump() { 　　　for_each(vertices.begin(), vertices.end(), mem_fun(&Vertex::dump)); 　　} }; void delete_poly(Polygon *p) { delete p; } class Drawing { 　private: 　　vector<Polygon *> polygons; 　　friend class boost::serialization::access; 　　template<class Archive> 　　void serialize(Archive & ar, const unsigned int version) 　　{ 　　　ar & polygons; 　　} 　public: 　　~Drawing() { 　　　for_each(polygons.begin(), polygons.end(), delete_poly); 　　} 　　void addPolygon(Polygon *p) { 　　　polygons.push_back(p); 　　} 　　void dump() { 　　　for_each(polygons.begin(), polygons.end(), mem_fun(&Polygon::dump)); 　　} }; string getFileOpen() { 　//在實(shí)際開(kāi)發(fā)中，這將調(diào)用一個(gè)各種樣的FileOpen 對(duì)話框 　return "c:/myfile.grp"; } string getFileSaveAs() { 　//在實(shí)際開(kāi)發(fā)中，這將調(diào)用一個(gè)各種樣的FileSave 對(duì)話框 　return "c:/myfile.grp"; } void saveDocument(Drawing *doc, const string &filename) { 　ofstream ofs(filename.c_str()); 　boost::archive::text_oarchive oa(ofs); 　oa << *doc; 　ofs.close(); } Drawing *openDocument(const string &filename) { 　Drawing *doc = new Drawing(); 　std::ifstream ifs(filename.c_str(), std::ios::binary); 　boost::archive::text_iarchive ia(ifs); 　ia >> *doc; 　ifs.close(); 　return doc; } int main() { 　Polygon *poly1 = new Polygon(); 　poly1->addVertex(new Vertex(0.1,0.2)); 　poly1->addVertex(new Vertex(1.5,1.5)); 　poly1->addVertex(new Vertex(0.5,2.9)); 　Polygon *poly2 = new Polygon(); 　poly2->addVertex(new Vertex(0,0)); 　poly2->addVertex(new Vertex(0,1.5)); 　poly2->addVertex(new Vertex(1.5,1.5)); 　poly2->addVertex(new Vertex(1.5,0)); 　Drawing *draw = new Drawing(); 　draw->addPolygon(poly1); 　draw->addPolygon(poly2); 　//演示保存一個(gè)文檔 　saveDocument(draw, getFileSaveAs()); 　// 演示打開(kāi)一個(gè)文檔 　string filename2 = getFileOpen(); 　Drawing *doc2 = openDocument(getFileOpen()); 　doc2->dump(); 　delete draw; 　return 0; }

　　記住：我盡力脫離開(kāi)把繪圖對(duì)象寫(xiě)入到文件中去的思想。代之的是，我只是在概念上把繪制對(duì)象當(dāng)作我的文檔，然后存儲(chǔ)文檔文件和讀回它們。那些文檔文件都具有我為我的程序創(chuàng)立的專門(mén)格式，而且我給予它們唯一的文件擴(kuò)展名.grp，其含義指圖形。

　 　另外，我創(chuàng)建了幾個(gè)幫助函數(shù)：getFileSaveAs和getFileOpen。在本例中這些函數(shù)僅返回一個(gè)硬編碼的字符串形式的文件名。在實(shí)際開(kāi) 發(fā)中，這些函數(shù)一般會(huì)分別在菜單項(xiàng)File｜Save As和File｜Open中被調(diào)用；并將會(huì)調(diào)用系統(tǒng)的File｜Open和File｜Save對(duì)話框。這些對(duì)話框?qū)⒎祷匾粋€(gè)用戶想使用的字符串形式的文件 名。這樣，用戶的看法就同我們一樣了：打開(kāi)和保存文檔，而不是讀取和寫(xiě)繪圖對(duì)象數(shù)據(jù)到文檔中。要看清它們?cè)诟拍钌系膮^(qū)別，雖然它們?cè)诠δ苌鲜窍嗤摹?br />
　　五、小結(jié)

　　借助于Boost庫(kù)，給你的軟件增加文件的保存/打開(kāi)功能相當(dāng)容易。如果你想自己試驗(yàn)這些代碼，你可以在官方站點(diǎn)找到該Boost庫(kù)，下載最新版本試驗(yàn)。

　　六、備注

　 　要使用串行化庫(kù)，你最少需要得到該庫(kù)的1.32.0版本（早期的版本不包括串行化庫(kù)）。注意，在此我不是向你介紹如何安裝Boost庫(kù);網(wǎng)站上提供詳細(xì) 步驟說(shuō)明如何安裝該庫(kù)。如果你使用該串行化庫(kù)，你還需要編譯另外幾個(gè)該庫(kù)需要的.cpp源文件-你可以在boost_1_32_0\libs\ serialization\src文件夾下找到它們。還有一個(gè)boost_1_32_0\libs\serialization\build 庫(kù)，它使用了一種新的創(chuàng)建（build）系統(tǒng)，稱為jamfile，你可以用它來(lái)把源文件創(chuàng)建成一個(gè)庫(kù)。或者，你可以僅把這些源文件添加到你的工程的 src目錄下。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的为C++程序添加文件保存加载功能的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

如果覺(jué)得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。