Apollo项目中Fast CDR序列化函数的深度解析

序列化在Apollo项目中的重要性

在Apollo自动驾驶平台中，模块间的通信是系统运行的关键。为了确保数据能够高效、可靠地在不同模块间传输，Apollo采用了Fast CDR（Common Data Representation）作为其序列化机制。序列化是将数据结构或对象状态转换为可存储或传输格式的过程，这对于分布式系统中的数据传输尤为重要。

Fast CDR序列化函数解析

在Apollo的代码库中，我们常见到getMaxCdrSerializedSize和getCdrSerializedSize这两个函数，它们都是用于计算消息序列化后所占空间大小的。

getMaxCdrSerializedSize函数

这个函数计算的是消息可能占用的最大序列化空间，通常用于预先分配缓冲区。函数实现中有几个关键点：

1. 初始对齐处理：函数接收一个当前对齐值作为参数，并保存初始对齐状态
2. 成员变量空间计算：对每个成员变量计算其序列化后所需空间
3. 对齐调整：使用Cdr::alignment函数确保每个成员变量都按照其自然边界对齐

以UnderlayMessage为例，它包含四个成员：

• 两个long类型（各占4字节）
• 两个字符串类型（最大长度255字节）

getCdrSerializedSize函数

这个函数计算的是特定消息实例实际序列化后的大小，与最大尺寸函数的主要区别在于：

1. 使用实际数据长度：对于字符串等可变长度类型，使用实际长度而非最大长度
2. 更精确的空间计算：能更准确地反映特定消息实例的序列化大小

序列化计算细节剖析

在Fast CDR序列化中，每个字段的计算都遵循特定模式：

1. 固定长度类型：如long类型，直接计算其大小（4字节）加上对齐所需填充
2. 可变长度类型：如字符串，计算包括：
   • 长度字段（4字节）
   • 对齐填充
   • 实际字符串内容
   • 终止符（1字节）

对齐计算是Fast CDR序列化的关键，它确保数据在内存中的布局符合处理器的访问要求，从而提高访问效率。Cdr::alignment函数的作用就是计算当前偏移量到下一个对齐边界所需的填充字节数。

序列化在Apollo通信中的应用

在Apollo的通信框架中，这些序列化函数被用于：

1. 内存预分配：在发送消息前确定所需缓冲区大小
2. 网络传输优化：减少不必要的数据传输
3. 跨平台兼容：确保不同架构的系统能正确解析数据

理解这些序列化函数的实现原理，对于开发Apollo通信模块或进行性能优化都有重要意义。通过精确控制数据的内存布局和序列化格式，Apollo能够在保证通信效率的同时，确保系统的可靠性和稳定性。