无结构对象的序列化

Question

我正在开发一个与西门子 PLC（工业控制器）交换数据的软件。 为了让它工作，我需要能够序列化和反序列化一个只包含变量当前值的字节数组。 我面临的问题是序列化/反序列化方法在变量的当前值之外添加了很多信息。 以下类的实例：

    [Serializable]
    public class VarMap
    {
            public byte var1;
            public int64 var2;
            public int32 var3;
    }

序列化后，需要是一个字节数组，包含一个接一个的值，每个值都占用它们的字节大小： [var1 字节 1][var2 字节 1][var2 字节 2][var2 字节 3][var2 字节 4][var3 字节 1][var3 字节 2]。

有什么想法可以根据类的声明动态地实现这一点吗？

Answer 1

对于引用其他引用类型的复杂引用类型，没有一种简单的方法可以将它们展平为纯字节序列，序列化程序必须使用更复杂的格式来处理这种情况是有原因的。

也就是说，您显示的类型是所谓的blittable type。

Blittable 类型只包含其他原始类型的字段，其位模式可以直接复制。

通过将您的类更改为结构，您通常可以将此类类型直接保存到磁盘。这确实需要使用一个不安全的块，但是代码比较简单。

有很多方法可以在不使用不安全代码的情况下做同样的事情，但使用不安全是最直接的，因为您可以使用指针直接写入磁盘、网络等。

首先，改成一个结构体：

[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
public struct VarMap
{
    public byte var1;
    public long var2;
    public int var3;
}

然后，创建一个并直接写入磁盘：

VarMap vm = new VarMap
{
    var1 = 254,
    var2 = 1234,
    var3 = 5678
};

unsafe
{
    VarMap* p = &vm;
    int sz = sizeof(VarMap);
    using FileStream fs = new FileStream(@"out.bin", FileMode.Create);
    ReadOnlySpan<byte> span = new ReadOnlySpan<byte>(p, sz);
    fs.Write(span);
}

但是，如果您在十六进制查看器中查看结果，您会注意到一些事情：

24 个字节被写入磁盘，而不是我们根据数据结构中的字段类型假设的 13 个字节。

这是因为结构在内存中被填充以用于对齐目的。

根据您将这些字节发送到实际期望的设备（并且字节序也可能是一个问题），这种技术可能有效，也可能无效。

如果您需要绝对控制，您可能希望自己手写序列化代码，而不是尝试找到一些通用机制来执行此操作。使用反射可能是可能的，但直接将您的字段转换为原始字节表示可能更简单。