一、引子

　　為什么要浪費(fèi)時(shí)間去設(shè)計(jì)一個(gè)算法來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的文件存儲還要費(fèi)勁地調(diào)試代碼呢？Boost庫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數(shù)據(jù)并回讀數(shù)據(jù)。

　　二、概述

　　當(dāng)你開發(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)為你編寫出這樣現(xiàn)成的代碼。

　　這類問題的一個(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。你并不是在寫一個(gè)通用庫來保存文檔，所以你不必把大量的時(shí)間花在存儲功能上，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重用庫得到幫助。為了保存文件，Boost庫包括一個(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?jiān)忂@里的簡化）。這就是你希望用戶能夠保存到磁盤上的數(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，而由庫來負(fù)責(zé)其它一切-使你專注于真正的工作。

　　其思想是很簡單的：你創(chuàng)建了一個(gè)包含用戶數(shù)據(jù)的對象。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)生了該對象。瞧，用戶數(shù)據(jù)被回復(fù)了！或者，從用戶的角度來看，文檔已被打開。

　　下面的例子只是簡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)文檔中去無疑是一個(gè)惡夢-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。好了，讓Boost庫為你做其它一切吧。

　　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ο蟆Ｔ擃惏瑑蓚€(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。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)。（為了簡化起見，該例程并沒有做任何實(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，我沒有實(shí)際地使用缺省的構(gòu)造器Vertex()，但是串行化庫的確調(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存取私有成員，特別是接下來的串行化函數(shù)。串行化庫的創(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；只需由串行化庫來調(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，這通過把類boost::serialization::access聲明為你的類的友元來實(shí)現(xiàn)，見代碼。

　　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入到文件中或者把它們讀進(jìn) 來。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（或者更準(zhǔn)確地說，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對象保存到一個(gè)文件 中去時(shí)，串行化庫調(diào)用這個(gè)串行化功能；第一行把x的值寫入到文件中，第二行把y的值寫入到文件中。后來，當(dāng)你把一個(gè)Vertex對象從文件中讀回時(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，就是那么簡單。下面是一些示例代碼，你可以試著把一個(gè)Vertex 對象保存到一個(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對象。下面的四行打開一個(gè)文件，把一個(gè)特定的串行化類與文件相結(jié)合，然后寫向文件，最后關(guān)閉文件。下面是一段把一個(gè)Vertex 對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)，把對象讀進(jìn)來，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)專門的擴(kuò)展名；它是我自己定制的擴(kuò)展名。這聽起來有點(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)繪圖對象可以包含多個(gè)多邊形對象（我把它們存儲在一個(gè)向量中，該向量是標(biāo)準(zhǔn)庫容器模板的一員），每一個(gè)多邊形對象可以包含多個(gè)對象Vertex（我也用向量存儲它們）。

　 　串行化庫包括保存數(shù)組和容器的功能。因?yàn)槟憧梢园阎羔槾鎯Φ綌?shù)組中，串行化庫也支持指針。請考慮一下：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)組寫入一個(gè)文件中，你就會(huì)有一堆指針存儲在文件中，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)它們是毫無意義的。所以，該庫十分聰明地從對象中抓取了數(shù)據(jù)而不是指針。

　 　考慮到存儲作為容器的對象，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。你的容器可以是簡單的語言本身 內(nèi)存的數(shù)組（如Vertex *vertices[10];），或者是來自于標(biāo)準(zhǔn)庫的容器。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。

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

ar & vertices;

　　讓庫來做其余的工作吧。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，請注意我用一個(gè)矢量來存儲布點(diǎn)。（如果你對模板還是個(gè)新手，不要緊，只需要把vector<Vertex *>當(dāng)作是存儲指向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-寫每一個(gè)成員。相反，我只是讀寫整個(gè)矢量即可：

ar & vertices;

　　兩個(gè)公共方法的建立，可以用來十分方便 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)矢量寫到標(biāo)準(zhǔn)輸出設(shè)備上去。即使對一些很有經(jīng)驗(yàn)的C++老手，也可能對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。它不是串行化庫的一部分；它是標(biāo)準(zhǔn)庫的一部分，對于今天的C++程序可以放心使用，沒有任何多余的副作用和經(jīng)濟(jì)問題。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>’來得到for_each函數(shù)。我使用的是GNU庫，所以用’#include <vector>’語句）。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)具體的對象中調(diào)用才行。這正是成員函數(shù)mem_fun的來源所在。它是 一個(gè)專門函數(shù)（標(biāo)準(zhǔn)庫的一部分），在此與函數(shù)for_each一起工作，負(fù)責(zé)調(diào)用具體對象的dump函數(shù)。也就是說，它把dump()綁定到 for_each當(dāng)前操縱的Vertex對象上。

　　為簡化起見，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，Drawing類實(shí)際上與Polygon類很相似，除了它包含一些Polygon 對象，而不是包含一個(gè)Vertex對象的容器。不是一個(gè)大問題。

　　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)際開發(fā)中，這將調(diào)用一個(gè)各種樣的FileOpen 對話框 　return "c:/myfile.grp"; } string getFileSaveAs() { 　//在實(shí)際開發(fā)中，這將調(diào)用一個(gè)各種樣的FileSave 對話框 　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：我盡力脫離開把繪圖對象寫入到文件中去的思想。代之的是，我只是在概念上把繪制對象當(dāng)作我的文檔，然后存儲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 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對話框。這些對話框?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：打開和保存文檔，而不是讀取和寫繪圖對象數(shù)據(jù)到文檔中。要看清它們在概念上的區(qū)別，雖然它們在功能上是相同的。

　　五、小結(jié)

　　借助于Boost庫，給你的軟件增加文件的保存/打開功能相當(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，下載最新版本試驗(yàn)。

　　六、備注

　 　要使用串行化庫，你最少需要得到該庫的1.32.0版本（早期的版本不包括串行化庫）。注意，在此我不是向你介紹如何安裝Boost庫;網(wǎng)站上提供詳細(xì) 步驟說明如何安裝該庫。如果你使用該串行化庫，你還需要編譯另外幾個(gè)該庫需要的.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，它使用了一種新的創(chuàng)建（build）系統(tǒng)，稱為jamfile，你可以用它來把源文件創(chuàng)建成一個(gè)庫。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內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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