MFC六大核心機制之四：永久儲存（串行化）

永久儲存（串行化）是MFC的重要内容，可以用一句簡明直白的話來形容其重要性：弄懂它以後，你就越來越像個程式員了！

       如果我們的程式不需要永久儲存，那幾乎可以肯定是一個小玩兒。那怕我們的記事本、畫圖等小程式，也需要儲存才有真正的意義。

       對于MFC的很多地方我不甚滿意，總覺得它喜歡拿一組低能而神秘的宏來故弄玄虛，但對于它的連續存儲（serialize）機制，卻是我十分鐘愛的地方。在此，可讓大家感受到面向對象的幸福。

       MFC的連續存儲（serialize）機制俗稱串行化。“在你的程式中盡管有着各種各樣的資料，serialize機制會象流水一樣按順序存儲到單一的檔案中，而又能按順序地取出，變成各種不同的對象資料。”不知我在說上面這一句話的時候，大家有什麼反應，可能很多朋友直覺是一件很簡單的事情，隻是說了一個“爽”字就沒有下文了。

       串行化原理的讨論

       要實作象流水一樣存儲其實是一個很大的難題。試想，在我們的程式裡有各式各樣的對象資料。如畫圖程式中，裡面設計了點類，矩形類，圓形類等等，它們的繪圖方式及對資料的處理各不相同，用它們實作了成百上千的對象之後，如何存儲起來？不想由可，一想頭都大了：我們要在程式中設計函數store()，在我們單擊“檔案/儲存”時能把各對象往裡存儲。那麼這個store()函數要神通廣大，它能清楚地知道我們設計的是什麼樣的類，産生什麼樣的對象。大家可能并不覺得這是一件很困難的事情，程式有能力知道我們的類的樣子，對象也不過是一塊初始化了存儲區域罷了。就把一大堆對象“轉換”成磁盤檔案就行了。

       即使上面的存儲能成立，但當我們單擊“檔案/打開”時，程式當然不能預測使用者想打開哪個檔案，并且當打開檔案的時候，要根據你那一大堆垃圾資料new出數百個對象，還原為你原來存儲時的樣子，你又該怎麼做呢？

       試想，要是我們有一個能容納各種不同對象的容器，這樣，使用者用我們的應用程式打開一個磁盤檔案時，就可以把檔案的内容讀進我們程式的容器中。把磁盤檔案讀進記憶體，然後識别它“是什麼對象”是一件很難的事情。首先，儲存過程不像電影的膠片，把景物直接映射進去，然後，看一下膠片就知道那是什麼内容。可能有朋友說它象錄像錄音帶，拿着錄像帶我們看不出裡面變化的磁場信号，但經過錄像機就能把它還原出來。

       其實不是這樣的，比如儲存一個矩形，程式并不是把矩形本身按點陣存儲到磁盤中，因為我們繪制矩形的整個過程隻不過是調用一個GDI函數罷了。它儲存隻是坐标值、線寬和某些标記等。程式面對“00 FF”這樣的東西，當然不知道它是一個圓或是一個字元！

       拿剛才錄像帶的例子，我們之是以能最後放映出來，前提我們知道這對象是“錄像帶”，即确定了它是什麼類對象。如果我們事先隻知道它“裡面儲存有東西，但不知道它是什麼類型的東西”，這就導緻我們無法把它讀出來。拿錄像帶到錄音機去放，對錄音機來說，那完全是垃圾資料。即是說，要了解永久儲存，要對動态建立有深刻的認識。

       現在大家可以知道困難的根源了吧。我們在寫程式的時候，會不斷創造新的類，構造新的對象。這些對象，當然是舊的類對象（如MyDocument）從未見過的。那麼，我們如何才能使文檔對象可以儲存自己新對象呢，又能動态建立自己新的類對象呢？

       許多朋友在這個時候想起了CObject這個類，也想到了虛函數的概念。于是以為自己“大緻了解”串行化的概念。他們設想：“我們設計的MyClass（我們想用于串行化的對象）全部從CObject類派生，CObject類對象當然是MyDocument能認識的。”這樣就實作了一個目的：本來MyDocument不能識别我們建立的MyClass對象，但它能識别CObject類對象。由于MyClass從CObject類派生，構造的新類對象“是一個CObject”，是以MyDocument能把我們的新對象當作CObiect對象讀出。或者根據書本上所說的：打開或儲存檔案的時候，MyDocument會調用Serialize()，MyDocument的Serialize()函會呼叫我們建立類的Serialize函數[即是在MyDocument Serialize()中調用：m_pObject->Serialize()，注意：在此m_pObject是CObject類指針，它可以指向我們設計的類對象]。最終結果是MyDocument的讀出和儲存變成了我們建立的類對象的讀出和儲存，這種認識是不明朗的。

       有意思還有，在網上我遇到幾位自以為懂了Serialize的朋友，居然不約而同的犯了一個很低級得讓人不可思議的錯誤。他們說：Serialize太簡單了！Serialize()是一個虛函數，虛函數的作用就是“優先派生類的操作”。是以MyDocument不實作Serialize()函數，留給我們自己的MyClass對象去調用Serialize()……真是哭笑不得，我們建立的類MyClass并不是由MyDocument類派生，Serialize()函數為虛在MyDocument和MyClass之間沒有任何意義。MyClass産生的MyObject對象僅僅是MyDocument的一個成員變量罷了。

       話說回來，由于MyClass從CObject派生，是以CObject類型指針能指向MyClass對象，并且能夠讓MyClass對象執行某些函數（特指重載的CObject虛函數），但前提必須在MyClass對象執行個體化了，即在記憶體中占領了一塊存儲區域之後。不過，我們的問題恰恰就是在應用程式随便打開一個檔案，面對的是它不認識的MyClass類，當然執行個體化不了對象。

       幸好我們在上一節課中懂得了動态建立。即想要從CObject派生的MyClass成為可以動态建立的對象隻要用到DECLARE_DYNAMIC/IMPLEMENT_DYNAMIC宏就可以了（注意：最終可以Serialize的對象僅僅用到了DECLARE_SERIAL/IMPLEMENT_SERIAL宏，這是因為DECLARE_SERIAL/IMPLEMENT_SERIAL包含了DECLARE_DYNAMIC/IMPLEMENT_DYNAMIC宏）。

       整理思路，深入了解串行化

       從解決上面的問題中，我們可以分步了解了：

       1、Serialize的目的：讓MyDocument對象在執行打開/儲存操作時，能讀出（構造）和儲存它不認的MyClass類對象。

       2、MyDocument對象在執行打開/儲存操作時會調用它本身的Serialize()函數。但不要指望它會自動儲存和讀出我們的MyClass類對象。這個問題很容易解決，如下即可：

C++代碼

MyDocument:: Serialize（）{   

     // 在此函數調用MyClass類的Serialize（）就行了！即   

     MyObject. Serialize（）;           

}  

       3、我們希望MyClass對象為可以動态建立的對象，是以要求在MyClass類中加上DECLARE_DYNAMIC/IMPLEMENT_DYNAMIC宏。

       但目前的Serialize機制還很抽象。我們僅僅知道了表面上的東西，實際又是如何的呢？下面作一個簡單深刻的詳解。

       先看一下我們文檔類的Serialize()：

void CMyDoc::Serialize(CArchive& ar)   

{   

    if (ar.IsStoring())   

    {   

        // TODO: add storing code here   

    }   

    else  

        // TODO: add loading code here   

       目前這個子數什麼也沒做（沒有資料的讀出和寫入），CMyDoc類正等待着我們去改寫這個函數。現在假設CMyDoc有一個MFC可識别的成員變量m_MyVar，那麼函數就可改寫成如下形式：

    if (ar.IsStoring())     //讀寫判斷   

        ar<<m_MyVar;        //寫   

        ar>>m_MyVar;        //讀   

       許多網友問：自己寫的類（即MFC未包含的類）為什麼不行？我們在CMyDoc裡包含自寫類的頭檔案MyClass.h，這樣CMyDoc就認識MyDoc類對象了。這是一般常識性的錯誤，MyDoc類認識MyClass類對象與否并沒有用，關鍵是CArchive類，即對象ar不認識MyClass（當然你夢想重寫CArchive類當别論）。“>>”、“<<”都是CArchive重載的操作符。上面ar>>m_MyVar說白即是在執行一個以ar和m_MyVar 為參數的函數，類似于function(ar,m_MyVar)罷了。我們當然不能傳遞一個它不認識的參數類型，也是以不會執行function(ar,m_MyObject)了。

       【注：這裡我們可以用指針。讓MyClass從Cobject派生，一切又起了質的變化，假設我們定義了：MyClass *pMyClass = new MyClass;因為MyClass從CObject派生，根據虛函數原理，pMyClass也是一個CObject*，即pMyClass指針是CArchive類可認識的。是以執行上述function(ar, pMyClass)，即ar << pMyClass是沒有太多的問題（在保證了MyClass對象可以動态建立的前提下）。】

       回過頭來，如果想讓MyClass類對象能Serialize，就得讓MyClass從CObject派生，Serialize()函數在CObject裡為虛，MyClass從CObject派生之後就可以根據自己的要求去改寫它，像上面改寫CMyDoc::Serialize()方法一樣。這樣MyClass就得到了屬于MyClass自己特有的Serialize()函數。

       現在，程式就可以這樣寫：

……   

#include “MyClass.h”   

    //在此調用MyClass重寫過的Serialize()   

    m_MyObject.Serialize(ar);      // m_MyObject為MyClass執行個體   

       至此，串行化工作就算完成了，簡單直覺的講：從CObject派生自己的類，重寫Serialize()。在此過程中，我刻意安排：在沒有用到DECLARE_SERIAL/IMPLEMENT_SERIAL宏，也沒有用到CArray等模闆類的前提下就完成了串行化的工作。我看過某些書，總是一開始就講DECLARE_SERIAL/IMPLEMENT_SERIAL宏或馬上用CArray模闆，讓讀者覺得串行化就是這兩個東西，導緻許多朋友是以找不着北。

       大家看到了，沒有DECLARE_SERIAL/IMPLEMENT_SERIAL宏和CArray等資料結構模闆也依然可以完成串行化工作。

       CArchive

       最後再補充講解一下有些抽象的CArchive。我們先看以下程式（注：以下程式包含動态建立等，請包含DECLARE_SERIAL/IMPLEMENT_SERIAL宏）

void MyClass::Serialize(CArchive& ar)   

        ar<< m_pMyVar;      //問題：ar 如何把m_pMyVar所指的對象變量儲存到磁盤？   

        pMyClass = new MyClass; //準備存儲空間   

        ar>> m_pMyVar;         

       為回答上面的問題，即“ar<<XXX”的問題，這裡給出一段模拟CArchive的代碼。

       “ar<<XXX”是執行CArchive對運算符“<<”的重載動作。ar和XXX都是該重載函數中的一參數而已。函數大緻如下：

CArchive& operator<<( CArchive& ar, const CObject* pOb)   

    …………   

    //以下為CRuntimeClass連結清單中找到、識别pOb資料。   

    CRuntimeClass* pClassRef = pOb->GetRuntimeClass();   

    //儲存pClassRef即類資訊（略）   

    ((CObject*)pOb)->Serialize();//儲存MyClass資料   

       從上面可以看出，因為Serialize()為虛函數，即“ar<<XXX”的結果是執行了XXX所指向對象本身的Serialize()。對于“ar>>XXX”，雖然不是“ar<<XXX”逆過程，大家可能根據動态建立和虛函數的原理料想到它。

       至此，永久儲存算是寫完了。在此過程中，我一直努力用最少的代碼，詳盡的解釋來說明問題。以前我為本課題寫過一個版本，并在幾個論壇上發表過，但不知怎麼在網上遺失（可能被删除）。是以這篇文章是我重寫的版本。記得第一個版本中，我是對DECLARE_SERIAL/IMPLEMENT_SERIAL和可串行化的數組及連結清單對象說了許多。這個版本中我對DECLARE_SERIAL/IMPLEMENT_SERIAL其中奧秘幾乎一句不提，目的是讓大家能找到中心，有更簡潔的永久儲存的概念，我覺得這種感覺很好！