对象到网络序列化 - 使用现有协议

Question

我正在为用 C++ 编写的服务器程序编写客户端。不寻常的是，所有的网络协议都采用一种格式，数据包可以很容易地被内存复制进/出 C++ 结构（1 字节数据包代码，然后每种数据包类型有不同的排列）。

我可以在 C# 中做同样的事情，但有没有更简单的方法，特别是考虑到很多数据是我想作为字符串使用的固定长度的 char 数组？还是我应该把它吸起来并根据需要转换类型？我已经研究过使用 ISerializable 接口，但它看起来不像所需的那样低级。

Answer 1

我在 2004 年写了一篇关于此的文章，其中涵盖了一些可用于将二进制流转换为 .NET 内存结构的选项。由于旧博客站点已不存在，因此我将其重新发布在我的新博客上。

http://taylorza.blogspot.com/2010/04/archive-structure-from-binary-data.html

基本上你有三个选择

1. 在需要 /unsafe 开关的 C# 中使用 C++ 样式的内存指针
2. 使用 .NET 封送分配非托管内存块，将字节复制到非托管内存，然后使用 Marshal.PtrToStructure 将数据封送回托管堆，将其映射到您的结构中。
3. 使用 BinaryReader 手动读取字节流并将数据打包到结构中。就个人而言，这是我的首选。

在考虑选项时，您还应该考虑字节顺序可能对您产生的影响。

作为示例，我将使用 IP 标头作为示例，因为在发帖时我正在处理原始 TCP 数据包。

您需要定义二进制数据将映射到的 .NET 结构。例如，IP Header 如下所示。

[StructLayout(LayoutKind.Sequential, Pack = 1)]
struct IpHeader
{  
  public byte VerLen;  
  public byte TOS;  
  public short TotalLength;   
  public short ID;  
  public short Offset;  
  public byte TTL;  
  public byte Protocol;  
  public short Checksum;  
  public int SrcAddr;  
  public int DestAddr;
}

请注意，仅前两个选项需要 StructLayout 属性，当然您需要根据从服务器序列化的结构设置包装。

所以在 C/C++ 中，给定一个指向内存块的指针，该内存块包含映射到 C/C++ 结构的数据字节，您可以使用以下代码将数据块视为内存结构块，其中数据包是内存中的一个字节*。

IpHeader *pHeader = (IpHeader*)packet;

使用 /unsafe 选项的 C# 也是如此，上面定义的结构使用以下代码。

IpHeader iphdr;
unsafe
{  
  fixed ( byte *pData = packet)  
  {    
    iphdr = *(IpHeader*)pData;  
  }
}
//Use iphdr...

编组选项如下所示

IntPtr pIP = Marshal.AllocHGlobal( len );
Marshal.Copy( packet, 0, pIP, len );
iphdr = (IpHeader)Marshal.PtrToStructure( pIP, typeof(IpHeader) );
Marshal.FreeHGlobal( pIP );

最后，您可以使用 BinaryReader 完全在托管代码中执行此操作。

MemoryStream stm = new MemoryStream( packet, 0, len );
BinaryReader rdr = new BinaryReader( stm );

iphdr.VerLen = rdr.ReadByte();
iphdr.TOS = rdr.ReadByte();
iphdr.TotalLength = rdr.ReadInt16();
iphdr.ID = rdr.ReadInt16();
iphdr.Offset = rdr.ReadInt16();
iphdr.TTL = rdr.ReadByte();
iphdr.Protocol = rdr.ReadByte();
iphdr.Checksum = rdr.ReadInt16();
iphdr.SrcAddr = rdr.ReadInt32();
iphdr.DestAddr = rdr.ReadInt32();

正如我之前提到的，您可能需要考虑字节顺序。例如，上面的代码并不完全正确，因为 IpHeader 没有使用与 ReadInt16 假定的相同的字节顺序。 ReadInt32 等。使用上述解决方案解决问题就像使用 IPAddress.NetworkToHostOrder 一样简单。

iphdr.VerLen = rdr.ReadByte();
iphdr.TOS = rdr.ReadByte();
iphdr.TotalLength = IPAddress.NetworkToHostOrder(rdr.ReadInt16());
iphdr.ID = IPAddress.NetworkToHostOrder(rdr.ReadInt16());
iphdr.Offset = IPAddress.NetworkToHostOrder(rdr.ReadInt16());
iphdr.TTL = rdr.ReadByte();
iphdr.Protocol = rdr.ReadByte();
iphdr.Checksum = IPAddress.NetworkToHostOrder(rdr.ReadInt16());
iphdr.SrcAddr = IPAddress.NetworkToHostOrder(rdr.ReadInt32());
iphdr.DestAddr = IPAddress.NetworkToHostOrder(rdr.ReadInt32());