C++ 对象序列化：库与方法

C++ 对象序列化：工具与库概览

序列化是将复杂数据结构（对象、数组、图）转换为线性格式（字节流、JSON 字符串、XML）的过程，以便保存到文件、通过网络传输或写入数据库。逆向过程——反序列化——则恢复对象的原始状态。C++ 没有内置的反射支持（如 Java 或 Python），因此进行序列化时，要么手动编写代码，要么使用现成的库。本文将介绍 C++ 中最流行且高效的序列化工具。

1. Boost.Serialization

最古老且功能最强大的库。属于 Boost 库的一部分，需要单独安装。支持二进制、文本（XML）以及其自身的可移植归档格式。

• 优点： 深度支持 STL、智能指针、多态、循环引用；版本控制；跨平台兼容性。
• 缺点： 语法繁琐，编译速度慢，可执行文件体积大。

#include <boost/archive/text_oarchive.hpp>#include <boost/archive/text_iarchive.hpp>#include <boost/serialization/vector.hpp>#include <fstream>#include <vector>

struct Person {    std::string name;    int age;    std::vector<std::string> tags;

    template<class Archive>    void serialize(Archive & ar, const unsigned int version) {        ar & name;        ar & age;        ar & tags;    }};

int main() {    Person p{"Alice", 30, {"developer", "cpp"}};    std::ofstream ofs("person.txt");    boost::archive::text_oarchive oa(ofs);    oa << p;

    // 反序列化    Person restored;    std::ifstream ifs("person.txt");    boost::archive::text_iarchive ia(ifs);    ia >> restored;    return 0;}

2. Cereal

一个现代、轻量级、仅头文件的库（无需编译）。支持 C++11 及以上版本。支持 JSON、XML 和二进制格式。在游戏行业和嵌入式开发中非常流行。

• 优点： 开销最小，API 直观，支持智能指针、多态、STL 容器。
• 缺点： 自定义能力不如 Boost。

#include <cereal/archives/json.hpp>#include <cereal/types/vector.hpp>#include <cereal/types/string.hpp>#include <sstream>

struct Person {    std::string name;    int age;

    template<class Archive>    void serialize(Archive & ar) {        ar(CEREAL_NVP(name), CEREAL_NVP(age));    }};

int main() {    Person p{"Bob", 25};    std::ostringstream oss;    {        cereal::JSONOutputArchive archive(oss);        archive(CEREAL_NVP(p));    }    std::cout << oss.str() << std::endl;

    // 反序列化    Person restored;    std::istringstream iss(oss.str());    {        cereal::JSONInputArchive archive(iss);        archive(restored);    }    return 0;}

3. nlohmann/json (JSON for Modern C++)

C++ 中最流行的 JSON 处理库。虽然最初并非为对象序列化设计，但可以通过自定义转换器（适配器模式）轻松适配。

• 优点： 语法简单优雅，文档优秀，仅头文件，可与任何类型集成。
• 缺点： 仅支持 JSON，不支持二进制格式，对于复杂对象图需要手动描述。

#include <nlohmann/json.hpp>#include <fstream>

using json = nlohmann::json;

struct Point {    double x, y;