如何将任何值转换为字节数组并将其附加到字节列表？

Question

我想为我的小游戏引擎编写一个自定义二进制文件。 我使用过 C#，并且知道如何在 C# 中使用 BitConvert 或 Convert 进行操作。

但由于某些原因，我需要在 C++ 中做同样的事情。

这是我的数据结构：

Mesh Position    point3(x,y,z)       type: float   size: 4bytes *3 = 12bytes
Mesh Options     point3(b1,b2,b3)    type: bool    size: 1byte  *3 = 3bytes
Mesh Scale       point3(x,y,z)       type: int     size: 4bytes *3 = 12bytes
Mesh Tag         single              type: string  size: 8bytes *1 = 8bytes

现在我有一个无符号字符列表：

vector<unsigned char> binary_data;

我可以使用 push 向其中添加单个字节，最后用 ofstream 写入：

ofstream fout;
fout.open("file.bin", ios::binary | ios::out);

vector<unsigned char> binary_data;

binary_data.push_back(0x66);
binary_data.push_back(0xFF); // bool : true
binary_data.push_back(0x00); // bool : false

fout.write((char*)binary_data.data(),binary_data.size());

fout.close();

我的问题

我需要将任何类型的 float、int、bool、uint、double 值转换为字节数组并将其附加到我的向量列表中。

再次获取它们并将它们转换回原始值。

偏移量和字节大小都是已知的。

这是一个例子：场景中有两个网格..

• 第一个比例：point3(10,5,15)
• 秒刻度：point3(25,0,5)

现在我得到 x y z 并将它们转换为 4 个字节：

10 = > 00 00 00 0A
5 = > 00 00 00 05
15 = > 00 00 00 0F
25 = > 00 00 00 19
0 = > 00 00 00 00
5 = > 00 00 00 05

我将它们附加到binary_data 列表中。

如何将它们转换为字节数组并返回？

Answer 1

你可以像这样使用std::memcpy：

#include <cstring>
#include <vector>
#include <type_traits>

template <typename T> void serialize(std::vector<char> &v, const T &obj) {
  static_assert(std::is_trivially_copyable<T>::value,"Can only serialize trivially copyable objects.");
  
  auto size = v.size();
  v.resize(size + sizeof(T));

  std::memcpy(&v[size], &obj, sizeof(T));
}

可以类似地进行反序列化，也可以在复制到现有对象和创建新对象之间进行选择。

template <typename T>
void deserialize(const std::vector<char> &v, std::size_t offset, T &obj) {
  static_assert(std::is_trivially_copyable<T>::value,"Can only deserialize trivially copyable objects.");
  
  std::memcpy(&obj, &v[offset], sizeof(T));
}
template <typename T>
T deserialize(const std::vector<char> &v, std::size_t offset) {
  static_assert(std::is_trivially_copyable<T>::value,"Can only deserialize trivially copyable objects.");

  T obj;  
  deserialize(v,offset,obj);
  return obj;
}

在进行任何类型转换之前，您应该熟悉 strict aliasing rule。

请注意，只有trivially_copyable 类型可以用memcpy 序列化，并且不要用指针序列化任何类。当然，除非强制执行 T 中的特定布局，否则这些都不兼容机器、架构或编译器。