通过 C 中的套接字传递结构

Question

我正在尝试将整个结构从客户端传递到服务器，反之亦然。让我们假设我的结构如下

struct temp {
  int a;
  char b;
}

我正在使用 sendto 并使用 recvfrom 函数发送结构变量的地址并在另一端接收它。但我无法获得在接收端发送的原始数据。在 sendto 函数中，我将接收到的数据保存到 struct temp 类型的变量中。

n = sendto(sock, &pkt, sizeof(struct temp), 0, &server, length);
n = recvfrom(sock, &pkt, sizeof(struct temp), 0, (struct sockaddr *)&from,&fromlen);

其中 pkt 是 struct temp 类型的变量。

即使我收到 8 字节的数据，但如果我尝试打印它只是显示垃圾值。有什么解决办法吗？

注意： 不得使用第三方库。

EDIT1：我对这个序列化概念真的很陌生。但是如果不进行序列化，我就不能通过套接字发送结构吗？

EDIT2: 当我尝试使用 sendto 和 recvfrom 函数发送字符串或整数变量时我在接收端正确接收数据。为什么不是在结构的情况下？如果我不必使用序列化功能，那么我应该单独发送结构的每个成员吗？这确实不是一个合适的解决方案，因为如果有“n”个成员，那么就会添加“n”行代码来发送或接收数据。

Answer 1

这是一个非常糟糕的主意。二进制数据应始终以以下方式发送：

• 处理不同的endianness
• 处理不同的padding
• 处理byte-sizes of intrinsic types 中的差异

永远不要以二进制方式写入整个结构，不要写入文件，不要写入套接字。

始终分别写入每个字段，并以相同的方式读取它们。

你需要有类似的功能

unsigned char * serialize_int(unsigned char *buffer, int value)
{
  /* Write big-endian int value into buffer; assumes 32-bit int and 8-bit char. */
  buffer[0] = value >> 24;
  buffer[1] = value >> 16;
  buffer[2] = value >> 8;
  buffer[3] = value;
  return buffer + 4;
}

unsigned char * serialize_char(unsigned char *buffer, char value)
{
  buffer[0] = value;
  return buffer + 1;
}

unsigned char * serialize_temp(unsigned char *buffer, struct temp *value)
{
  buffer = serialize_int(buffer, value->a);
  buffer = serialize_char(buffer, value->b);
  return buffer;
}

unsigned char * deserialize_int(unsigned char *buffer, int *value);

或者等价的，当然有几种方法可以设置缓冲区管理等。然后你需要执行序列化/反序列化整个结构的更高级别的函数。

这假设序列化是从缓冲区完成的，这意味着序列化不需要知道最终目标是文件还是套接字。这也意味着您需要支付一些内存开销，但出于性能原因，这通常是一个不错的设计（您不想将每个值都写入套接字）。

完成上述操作后，以下是序列化和传输结构实例的方法：

int send_temp(int socket, const struct sockaddr *dest, socklen_t dlen,
              const struct temp *temp)
{
  unsigned char buffer[32], *ptr;

  ptr = serialize_temp(buffer, temp);
  return sendto(socket, buffer, ptr - buffer, 0, dest, dlen) == ptr - buffer;
}

以上几点需要注意：

• 首先将要发送的结构逐个字段序列化为buffer。
• 序列化例程返回一个指向缓冲区中下一个空闲字节的指针，我们用它来计算它序列化到多少字节
• 显然我的示例序列化例程不能防止缓冲区溢出。
• 如果sendto()调用成功，返回值为1，否则返回0。

Answer 2

使用 'pragma' pack 选项确实解决了我的问题，但我不确定它是否有任何依赖项？？

#pragma pack(1)   // this helps to pack the struct to 5-bytes
struct packet {
int i;
char j;
};
#pragma pack(0)   // turn packing off

然后下面几行代码运行良好，没有任何问题

n = sendto(sock,&pkt,sizeof(struct packet),0,&server,length);

n = recvfrom(sock, &pkt, sizeof(struct packet), 0, (struct sockaddr *)&from, &fromlen);

Answer 3

无需为short 和long 整数类型编写自己的序列化例程 - 使用htons()/htonl() POSIX 函数。

Answer 4

如果您不想自己编写序列化代码，请找到合适的序列化框架并使用它。

也许谷歌的protocol buffers 是可能的？

Answer 5

序列化是个好主意。您还可以使用Wireshark 监控流量并了解数据包中实际传递的内容。

Answer 6

无需序列化并依赖于 3rd 方库，它很容易使用标签、长度和值提出一个原始协议。

Tag: 32 bit value identifying the field
Length: 32 bit value specifying the length in bytes of the field
Value: the field

根据需要连接。对标签使用枚举。并使用网络字节序...

易于编码，易于解码。

此外，如果您使用 TCP，请记住它是一个 流 数据，因此如果您发送例如3个数据包你不一定会收到3个数据包。它们可能被“合并”到一个流中，具体取决于 nodelay/nagel 算法等等，你可以将它们全部放在一个 recv 中......你需要例如使用 RFC1006 来分隔数据。

UDP 更简单，发送的每个数据包都会收到一个不同的数据包，但它的安全性要低得多。

Answer 7

如果您要传输的数据格式非常简单，那么与 ANSI 字符串之间的转换是简单且可移植的。