跨平台时基于数据结构的网络通信

╰+哭是因爲堅強的太久メ 2022-08-10 06:29 124阅读 0赞

网络通信通常分为基于数据结构的和基于流的。HTTP协议就是后者的一个例子。  
    有时为了提高程序的处理速度和数据处理的方便，会使用基于数据结构的通信（不需要对流进行解析）。但是，当需要在多平台间进行通信时，基于数据结构的通信，往往要十分注意以下几个方面：  
\[1\] 字节序  
\[2\] 变量长度  
\[3\] 内存对齐  
    在常见的系统架构中（Linux X86，Windows），非单字节长度的变量类型，都是低字节在前，而在某些特定系统中，如Soalris Sparc平台，高字节在前。如果在发送数据前不进行处理，那么由Linux X86发向Soalris Sparc平台的数据值，势必会有极大的偏差，进而程序运行过程中无法出现预计的正常结果，更严重时，会导致段错误。  
    对于此种情况，我们往往使用同一的字节序。在系统中，有ntohXXX(), htonXXX()等函数，负责将数据在网络字节序和本地字节序之间转换。虽然每种系统的本地字节序不同，但是对于所有系统来说，网络字节序是固定的-----高字节在前。所以，可以以网络字节序为通信的标准，发送前，数据都转换为网络字节序。  
    转换的过程，也建议使用ntohXXX(), htonXXX()等标准函数，这样代码可以轻松地在各平台间进行移植（像通信这种很少依赖系统API的代码，做成通用版本是不错的选择）。  
  
    变量的长度，在不同的系统之间会有差别，如同是Linux2.6.18的平台，在64位系统中，指针的长度为8个字节，而在32位系统中，指针又是4个字节的长度---此处只是举个例子，很少有人会将指针作为数据发送出去。下面是我整理的在64位Linux系统和32位Linux系统中，几种常见C语言变量的长度：  
                short    int    long    long long    ptr    time\_t  
32位           2         4       4             8               4        4  
64位           2         4       8             8               8        8  
    在定义通信用的结构体时，应该考虑使用定常的数据类型，如uint32\_t，4字节的固定长度，并且这属于标准C库(C99)，在各系统中都可使用。  
  
    内存对齐的问题，也与系统是64位还是32位有关。如果你手头有32位和64位系统，不妨写个简单的程序测试一下，你就会看到同一个结构体，即便使用了定常的数据类型，在不同系统中的大小是不同的。对齐往往是以4字节或8字节为准的，只要你写的测试程序，变量所占空间没有对齐到4或8的倍数即可，举个简单的测试用的结构体的例子吧：  
struct student  
\{   
    char name\[7\];  
    uint32\_t id;  
    char subject\[5\];  
\};  
    在每个系统上看下这个结构体的长度吧。  
    内存对齐，往往是由编译器来做的，如果你使用的是gcc，可以在定义变量时，添加\_\_attribute\_\_，来决定是否使用内存对齐，或是内存对齐到几个字节，以上面的结构体为例：  
 1)到4字节，同样可指定对齐到8字节。  
struct student  
\{   
    char name\[7\];  
    uint32\_t id;  
    char subject\[5\];  
\} \_\_attribute\_\_ ((aligned(4)));   
  
2)不对齐，结构体的长度，就是各个变量长度的和  
struct student  
\{   
    char name\[7\];  
    uint32\_t id;  
    char subject\[5\];  
\} \_\_attribute\_\_ ((packed));