C++：我们如何通过 UDP 在结构中发送浮点数据并接收它？

Question

这是我的发件人代码 sn-p。

if(ThreadQ.try_dequeue(temp)){
            if(seqno>=2147483645)
            {
                seqno=-1;
            }
            if(frameno>=29)
            {
                frameno=-1;
            }
            seqno++;
            frameno++;
            fragno=0;
            std::ofstream f1("packet.txt",std::ios::app);
            for(int j=0;j<5;j++)
            {
                //Packetize-Fragment
                fp.fragno=j;
                fp.pl.line[0]=temp.line[k++];
                fp.pl.line[1]=temp.line[k++];
                fp.pl.line[2]=temp.line[k++];
                fp.pl.line[3]=temp.line[k++];
                fp.seqno = seqno;
                fp.frameno = frameno;                           
                retval = send(conn_socket, (char *)&fp, sizeof(fp), 0);
                for (i = 0; i < 4; i++)
                {
                    f1 << fp.seqno << " " << fp.frameno << " " << fp.fragno << " " << fp.pl.line[i].x << " " << fp.pl.line[i].y << " " << fp.pl.line[i].z << " " << fp.pl.line[i].ch << "\n";                   
                }
            }
            f1 << "\n\n";
            k=0;
 }

这些是相关的结构，

    typedef struct PacketPos{
        float x;
        float y;
        float z;
        int ch;     
    };

    typedef struct PacketPL2{
        PacketPos line[4];
    };
    typedef struct FinalPacket{
        PacketPL2 pl;
        int seqno;
        int frameno;
        int fragno;     
    };

但是当我在接收端通过 UDP 接收它时（接收端代码如下所示）：

char * Buffer = (char *)malloc(1000);
while (1){
        retval = recvfrom(msgsock, Buffer, 10000, 0, (struct sockaddr *)&from, &fromlen);
        printf("%d ", retval);
        fp = *(FinalPacket*)Buffer;
        std::ofstream fout("output.txt", std::ios::app);

        for (int i = 0; i < 4; i++)
        {
            fout << fp.seqno << " " << fp.frameno << " " << fp.fragno << " " << fp.pl.line[i].x << " " << fp.pl.line[i].y << " " << fp.pl.line[i].z << " " << fp.pl.line[i].ch;
            fout << "\n";
        }
        fout << "\n\n";     
    }

未收到浮点数据，我只看到 0 代替浮点数据。我是初学者，所以谁能告诉我我在这里做错了什么？提前致谢。

Answer 1

我不知道您正在运行的架构。我想它是 x86 或 64 位。 您显示的 sn-p 不完整，至少存在一个编码错误。 第一个错误，line 是 4 个元素的向量：

typedef struct PacketPL2 {
    PacketPos line[4];
};

在客户端：

fp.pl.line[0]=temp.line[k++];

k 在某些时候会大于 3，并且您有缓冲区溢出，因为您在循环外将 k 设置为 0。

我想 conn_socket 已经连接到服务器了，对吗？否则，会出现另一个错误。

除此之外，您的代码应该可以正常工作。

非常重要：您的代码根本不可移植。如果要使其可移植，则不能只将结构转换为缓冲区（反之亦然）。我说的是不同架构之间的可移植性：不同的 int/float/double 大小和不同的字节序。

为了使其可移植，您需要为您的协议定义一些字节顺序、浮点表示和数据大小。然后在每次转换时制作一个数据。使用#pragma pack 只会帮助您在结构中进行数据对齐，但同时它不仅依赖于编译器，而且对处理器的效率也较低。

我使用您的代码实现了一个 UDP 客户端-服务器（但在客户端中使用了 sendto），除了上面的错误之外，它工作正常。代码不好，我试着把你的sn-ps放进去，但它可以工作。

客户：

typedef struct PacketPL2
{
    PacketPos line[4];
} s_pp2;
typedef struct FinalPacket
{
    PacketPL2 pl;
    int seqno;
    int frameno;
    int fragno;     
} s_fp;

int main()
{
    int seqno = 214000098;
    int frameno = 10;
    seqno++;
    frameno++;
    int fragno=0;
    s_fp fp;
    s_pp2 temp;
    int conn_socket;
    struct sockaddr_in servaddr;

    temp.line[0].x = 4.56;
    temp.line[0].z = 3.56;
    temp.line[1].x = 7.99;
    temp.line[1].z = 5.99;
    temp.line[2].x = 3.99;
    temp.line[2].z = 4.59;
    temp.line[3].x = 1.51;
    temp.line[3].z = 2.33;

    bzero(&servaddr,sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1");
    servaddr.sin_port=htons(32000);

    conn_socket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

    using namespace std;

    int k = 0;

    for(int j=0;j<5;j++)
    {
        //Packetize-Fragment
        fp.fragno=j;
        //ERROR, buffer overflow: WHEN K > 3 
        fp.pl.line[0]=temp.line[k++];
        fp.pl.line[1]=temp.line[k++];
        fp.pl.line[2]=temp.line[k++];
        fp.pl.line[3]=temp.line[k++];
        fp.seqno = seqno;
        fp.frameno = frameno;                           

//        int retval = send(conn_socket, (char *)&fp, sizeof(fp), 0);
        int retval = sendto(conn_socket,(char *)&fp, sizeof(fp),0, (struct sockaddr *)&servaddr,sizeof(servaddr));        

        cout << "RETVAL cli:" << retval << endl;

        for (int i = 0; i < 4; i++)
        {
            cout << fp.seqno << " " << fp.frameno << " " << fp.fragno << " " << fp.pl.line[i].x << " " << fp.pl.line[i].y << " " << fp.pl.line[i].z << " " << fp.pl.line[i].ch << "\n";                   
        }
    }

    cout << "\n\n";

    //K IS INITIALIZED HERE
    k=0;

    return 0;
}

服务器：

#include <iostream>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <net/if.h>
#include <netinet/in.h>
#include <stdlib.h>
#include <strings.h>

typedef struct PacketPos
{
    float x;
    float y;
    float z;
    int ch;     
} s_pp;

typedef struct PacketPL2
{
    PacketPos line[4];
} s_pp2;
typedef struct FinalPacket
{
    PacketPL2 pl;
    int seqno;
    int frameno;
    int fragno;     
} s_fp;

int main()
{
    char * Buffer = (char *)malloc(1000);
    int msgsock;
    s_fp fp;
    struct sockaddr_in servaddr, from;
    socklen_t fromlen;

    bzero(&from, sizeof(from));
    bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));

    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
    servaddr.sin_port=htons(32000);


    msgsock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    bind(msgsock,(struct sockaddr *)&servaddr,sizeof(servaddr));


    using namespace std;

    while (1) 
    {
        int retval = recvfrom(msgsock, Buffer, 10000, 0, (struct sockaddr *)&from, &fromlen);
        cout << "RETVAL:" << retval << endl;

        fp = *(FinalPacket*)Buffer;

        for (int i = 0; i < 4; i++)
        {
            cout << fp.seqno << " " << fp.frameno << " " << fp.fragno << " " << fp.pl.line[i].x << " " << fp.pl.line[i].y << " " << fp.pl.line[i].z << " " << fp.pl.line[i].ch;
            cout << "\n";
        }
        cout << "\n\n";     
    }

    return 0;
}

请参阅以下链接了解浮点表示和大小：

What is the size of float and double in C and C++?

Fixed-size floating point types

Answer 2

在您的代码中：fp = *(FinalPacket*)Buffer 不会转换为 Final Packet，因为 sizeof(FinalPacket) 不是您所期望的。

例如：

假设我们有一个struct：

struct Point
{
 int x;
 int y;
}

那么sizeof(Point) 不是2 * sizeof(int) 因为涉及到填充。谷歌了解更多信息。

解决方法是使用pragma pack

所以在你的情况下，你应该用 pragma pack 包围你的结构。

例子：

#pragma pack(push, 1)
typedef struct FinalPacket{
        PacketPL2 pl;
        int seqno;
        int frameno;
        int fragno;     
    };
#pragma pack(pop)

现在您可以将cast 和buffer 直接发送至struct。

Answer 3

您的问题很容易解决。我已经为 udp 通信编写了一个简单的测试。现在我给你我的代码，只有关键点：

//my struct: 
struct TestCase
{
   float x;
   float y;
};

//client key points:
TestCase case_2;
case_2.x = 0.5;
case_2.y = 1.0;
if(-1 == sendto(sk_fd, (char*)&case_2, sizeof(case_2), 0, (struct sockaddr*)&remote, sizeof(remote)))
{
    cout << "client send data failed, error is " << strerror(errno) << endl;
    return 0;
}

//server key points:
TestCase server;
while(1)
{
    struct sockaddr_in client;
    memset(&server, 0, sizeof(server));
    socklen_t client_len = sizeof(client);
    const int result = recvfrom(sk_fd, &server, sizeof(server), 0, (struct sockaddr*)&client, &client_len);
    if(result < 0)
        cout << "server recv error is " << strerror(errno) << endl;
    cout << server.x << ' ' << server.y << endl;
    break;
}

看了以上这些，我想你应该很清楚了。您只需要更改您的代码：char * Buffer = (char *)malloc(1000)。您应该使用该结构来接收数据。现在你看到了吗？我希望这可以帮助你。