Object-Serialization

面向对象程序设计 大作业

• binary serialization

• XML serialization

• github网址：https://github.com/Skyminers/Object-Serialization

本次代码编码方式为UTF-8，注释采用中文编写，如果出现乱码请用UTF-8编码或进入本次工程的github网址进行查看

文件结构

• main.cpp : 主函数，用于测试
• binary.h : 包含命名空间 binary, 包含了序列化为二进制串以及读取二进制序列化的函数 (由于该文件大量函数使用了template导致无法将定义与实现分开，所以便全部写在了一个文件中)
• seriXml.h: 包含命名空间 xml ,包含了序列化为xml以及读取序列化xml的函数 (由于该文件大量函数使用了template导致无法将定义与实现分开，所以便全部写在了一个文件中)
• buffer.h & buffer.cpp : 缓冲区管理，主要为binary序列化提供支持，封装了关于二进制串输出到文件的功能，简化binary.h代码
• float.h & float.cpp : IEEE-754编码支持，可以将浮点数在IEEE-754编码与浮点表示之间转化，便于储存浮点数的二进制
• defineList.h : 包含一些常量的定义，主要是对不同类型的编号
• typeJudger.h : 该文件封装对于变量类型的判断的函数
• userDefined.h : 该文件提供了对于用户自定义struct的序列化的支持
• tinyxml2.h & tinyxml2.cpp : 提供了关于xml文件的创建、编辑、查询、保存的功能.
• test.h & test.cpp : 实现整个工程的测试，包含基础数据类型、容器类型、用户自定义类型的两种序列化(二进制与xml)
• base64.h & base64.cpp : 实现将xml文件用base64编码在解密，编码后的文件存储在encode_data.txt中，解密后的文件存储在decode_data.xml中

序列化支持下列

基础数据类型：

• char,
• short, int, long, long long
• float, double, long double
• 13个数据类型

容器:

• std::string
• std::pair
• std::vector
• std::list
• std::map

自定义:

• struct

binary详细编码方式

二进制位：

前两个二进制位表示数据种类

• 00 : 基础数据类型
• 01 : 容器
• 10 : 自定义
• 11 : 未定义 - （在容器中用于结束条件判定）

基础数据类型：

拿出4位二进制, 表示数据类型
    0,1 - char, un       8位
    2,3 - short, un      16位
    4,5 - int, un        32位
    6,7 - long, un       32
    8,9 - long long, un  64位

    10 - float        32位
    11 - double       64位
    12 - long double  80位 (16, 64)

8  位
16 位
32 位
64 位
80 位

容器:

• std::string 13 0
• std::pair 14 1
• std::vector 15 2
• std::list 16 3
• std::map 17 4

容器：

• 5 种容器
• 3位二进制:
  • 000 : string
    • 8位 - unit
    • 从头到尾进行编码
    • 当读入到未定义类型时，终止
  • 001 : pair
    • xx 位 - 第一个
    • xx 位 - 第二个
  • 010 : vector
    • 不做特殊化
    • 从头到尾进行编码
    • 当读入到未定义类型时，终止
  • 011 : list
    • 从头到尾进行编码
    • 当读入到未定义类型时，终止
  • 100 : map
    • 以随意顺序进行编码
    • 当读入到为定义类型时，终止

xml详细编码方式

xml 的编码方式简单很多，主要是tinyxml2的使用

根结点使用<serialization>，用作标示，不起实际用处

随后如果是基础数据类型或std::string，那么直接添加 <type val="">的标签来保存数值，如:

    <double val="22.33">
    <std_string val="2233">

如果是容器并且不是string，那么首先添加一个节点标示这个容器，随后在容器中添加儿子节点

<std_pair>
    <int val="1">       // first
    <double val="33">   // second
</std_pair>

也即儿子节点的顺序是有意义的

<std_vector>
    <int val="1">
    <int val="333">
    <int val="0>
</std_vector>

<std_map>
    <pair key="233" value="666">
    <pair key="666" value="233">
</std_map>

自定义的编码方式

• struct

由于C++语言的限制，我们无法通过一个实例遍历来一个struct的所有成员 所以我们选择了一些替代法

定义一个尽量含有所有类型的struct 同时给出模版以及函数留出空地 用户可以选择:

• 直接在给出的struct中填写自己所使用的变量，随之将其序列化
• 按照注释的提示，并且参照模版的写法，完成函数中留给用户填写的模块，进行序列化

自定义编码调用已经完成的序列化函数，对于binary模块，直接按顺序序列化按顺序读取 至于xml由于其是树状结构，我们选择在二级节点处线性存储，如下：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" standalone="no"?>
<serialization>
    <char val="122"/>
    <unsignedChar val="0"/>
    <short val="0"/>
    <unsigedShort val="0"/>
    <int val="0"/>
    <unsignedInt val="0"/>
    <long val="0"/>
    <unsignedLong val="0"/>
    <longLong val="0"/>
    <unsignedLongLong val="0"/>
    <float val="0"/>
    <double val="2020.0201999999999"/>
    <longDouble val="0"/>
    <std_string val=""/>
    <std_pair>
        <int val="0"/>
        <int val="0"/>
    </std_pair>
    <std_vector>
        <int val="10"/>
        <int val="22"/>
    </std_vector>
    <std_list/>
    <std_map/>
</serialization>

base64编码方式

• 编码过程

  • 每次读取待编码文件的3个字节，共24bits
  • 每隔6bits插入2个bits的0， 扩充成32bits
  • 根据base64表，转换成4个相应的字符
  • 如果文件末尾不足3个字节，用padding字符'='进行填充

• 解码过程

  • 每次读取待解码文件的4个字节，忽略掉填充字符'='
  • 将这4个字符，经base64查找到它们的索引，共32bits
  • 去除掉每个字节的最高2位，将32bits转换为24bits
  • 再将这24bits划分为3个字节，变成3个字符