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[English version](/posts/c教程/en-US/05-Input Output and Files/049-Serializing Structs to Disk)

到目前为止，您已经使用了文本文件、配置文件和基本二进制数据。现在是时候将这些想法结合到更强大的序列化中了：将完整的 C 结构保存到磁盘并稍后恢复它们，就像它们在内存中一样。

这是操作系统和游戏中数据库、缓存和持久状态的基础。

什么是序列化？ ​

序列化意味着将内存中的数据转换为可以存储或传输的格式（如文件）。反序列化则相反：从文件中重建该数据。

在 C 中，这通常意味着将结构直接写为二进制数据fwrite()并读回它们fread().

步骤 1. 定义要存储的结构 ​

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
typedef struct {
    int id;
    char name[50];
    float price;
} Product;

每个字段都是固定大小的，这使得可以安全地以二进制形式直接写入磁盘。

步骤 2. 将结构写入磁盘 ​

void save_products(const char *filename, Product *arr, size_t count) {
    FILE *fp = fopen(filename, "wb");
    if (!fp) {
        perror("Cannot open file for writing");
        exit(1);
    }
    fwrite(arr, sizeof(Product), count, fp);
    fclose(fp);
}

步骤 3. 从磁盘读取结构 ​

size_t load_products(const char *filename, Product *arr, size_t max_count) {
    FILE *fp = fopen(filename, "rb");
    if (!fp) {
        perror("Cannot open file for reading");
        return 0;
    }
    size_t n = fread(arr, sizeof(Product), max_count, fp);
    fclose(fp);
    return n;
}

小代码：完整示例 ​

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
typedef struct {
    int id;
    char name[50];
    float price;
} Product;
void save_products(const char *filename, Product *arr, size_t count) {
    FILE *fp = fopen(filename, "wb");
    if (!fp) {
        perror("Cannot open file");
        exit(1);
    }
    fwrite(arr, sizeof(Product), count, fp);
    fclose(fp);
}
size_t load_products(const char *filename, Product *arr, size_t max_count) {
    FILE *fp = fopen(filename, "rb");
    if (!fp) {
        perror("Cannot open file");
        return 0;
    }
    size_t n = fread(arr, sizeof(Product), max_count, fp);
    fclose(fp);
    return n;
}
int main(void) {
    Product products[3] = {
        {1, "Notebook", 2.99},
        {2, "Pencil", 0.49},
        {3, "Backpack", 25.00}
    };
    save_products("store.bin", products, 3);
    printf("Products saved.\n");
    Product loaded[3];
    size_t n = load_products("store.bin", loaded, 3);
    printf("Loaded %zu products:\n", n);
    for (size_t i = 0; i < n; i++)
        printf("%d | %-10s | $%.2f\n", loaded[i].id, loaded[i].name, loaded[i].price);
    return 0;
}

输出：

Products saved.
Loaded 3 products:
1 | Notebook   | $2.99
2 | Pencil     | $0.49
3 | Backpack   | $25.00

步骤 4. 追加记录 ​

您可以使用追加模式添加更多数据而不覆盖"ab":

Product p = {4, "Eraser", 0.99};
FILE *fp = fopen("store.bin", "ab");
fwrite(&p, sizeof(Product), 1, fp);
fclose(fp);

步骤 5. 随机访问记录 ​

您可以使用fseek()跳转到特定记录（对于一次更新或读取一条记录很有用）。

FILE *fp = fopen("store.bin", "rb");
fseek(fp, sizeof(Product) * 1, SEEK_SET);  // skip first record
Product p;
fread(&p, sizeof(Product), 1, fp);
printf("Record 2: %s\n", p.name);
fclose(fp);

步骤 6. 可移植性考虑因素 ​

像这样的序列化是依赖于机器的，因为：

  • Endianness（整数/浮点数的字节顺序）
  • 结构填充（编译器对齐）
  • 数据类型大小

为了使其便携：

  • 使用#pragma pack(1)或者__attribute__((packed))禁用填充。
  • 将整数转换为标准字节顺序（例如，使用htonl()和ntohl()).
  • 考虑使用基于文本或可移植的格式（例如 CSV、JSON 或 protobuf）进行跨平台存储。

步骤 7. 基于文本的替代方案（人类可读） ​

void save_as_text(const char *filename, Product *arr, size_t count) {
    FILE *fp = fopen(filename, "w");
    if (!fp) return;
    for (size_t i = 0; i < count; i++)
        fprintf(fp, "%d,%s,%.2f\n", arr[i].id, arr[i].name, arr[i].price);
    fclose(fp);
}

这会产生：

1,Notebook,2.99
2,Pencil,0.49
3,Backpack,25.00

易于阅读，但解析速度较慢且空间利用率较低。

为什么它很重要 ​

序列化使您的 C 程序有状态，它们可以保存进度、存储数据或重新启动后恢复。它的基础是：

  • 数据库和键值存储
  • 在游戏中保存文件
  • 科学软件中的检查点
  • 系统守护进程和缓存

您现在正在用 C 处理真正的持久性。

自己尝试一下 ​

1.添加功能add_product()安全地附加新记录。 2. 实施list_products()打印文件中的所有产品。 3. 添加“按 id 删除”操作，将除一条记录外的所有记录复制到新文件中。 4. 结构填充实验（sizeof(Product)可能不是你所期望的）。 5. 添加校验和字段以检测损坏的数据。

您现在知道如何以二进制或文本形式保存结构化数据。接下来，您将通过结合所有这些知识来结束第 5 章，编写一个日志读取器和写入器系统来记录事件、轮换文件并在启动时安全地重播日志。

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