Linux网络编程一步一步学-多字节数据的收发

首先，必须说明的是网络上的数据是流式传送的，也就是经常说的stream，流式传送的特点就是一方发送的是1234四个字节，那么接收端收到的必然是1234四个字节，顺序完全相同。
其次，必须说明的是主机字节序，不同CPU保存数据的方式不同，即高位在前还是低位在前的问题的，大家可以自己google搜索一下“big little endian CPU”会发现很多人解释这个问题。对于单个字节的数据，即存储空间占用1Byte的数据，没有任何问题，但由于数据很大，通常1Byte表示不了，就必须引入多字节表示的数据，比如一个int通常为32个bit的数据，即4Byte表示一个int，那么当你定义一个int型变量x时，它的值可能是0x1234，即x=0x1234；但如果是另外一种顺序，则x=0x4321，显然这两个数相差很大。big-endian和little-endian问题简单说来就是对于同样的4个字节1234，一种顺序表示为1234，另一种顺序可能表示为4321。这就象中文表示姓名和英文表示姓名的顺序不一样，中国人姓名表示时姓在前名在后，而英文习惯里表示姓名时名在前姓在后，对于汉语的zhou lifa，英文里可能写成lifa zhou。如果双方不知道这个差别，英文习惯的人听汉语的人说人名zhou lifa里必然以为是姓lifa的叫zhou的人。
你可以用这个程序来测试你的主机字节序：

#include
#include
int main(void)
{
        printf("big:%d little:%d mine:%d\n", __BIG_ENDIAN, __LITTLE_ENDIAN, __BYTE_ORDER);
        return 0;
}

因此，基于上述两点我们就明白了“多字节数据传送必须要关注数据顺序”。对于单字节的数据，比如char型的，没有问题，所以在前面所有例子程序中，一个程序发送“hello, Linux”，另一个程序必然同样收到这样的字符串而不会顺序乱了。但如果你在这边发过去四个字节1234表示一个int数据，对方接收到以后不知道你的机器是big-endian还是little-endian，按照它自己的理解来解释这个数字，可能这个数字就是4321了。
好在前人已经想到这个问题了，因此网络编程基础“TCP/IP协议”里已经规定所有在网络上传送的数据统一采用big-endian顺序。因此，正确的网络编程方法是这样的：
如果你要发送纯字符串给对方，那么相当容易，可以这样：

char buf[] = "This is a test string";
......
ret = send(socket_fd, buf, strlen(buf), 0);
......

如果你要发送多字节数据，比如short,int,float,double,long……你必须先转换为big-endian序再发送，比如：

int age = 30;
……
age = htonl(age);
ret = send(socket_fd, (void *)&age, sizeof(int), 0);
……

这里涉及一些网络字节序和主机字节序转换的函数，把主机(host)字节序转换为网络(network)字节序用到htons,htonl等函数，反之则用ntohs,ntohl等函数。man一下就知道这几个函数的用处和用法了。

对于结构数据的传送
比如有这样一个表示人员信息的结构：

struct member {
        char name[32];
        int age;
        char gender;
        char address[128];
};

当你定义了一个变量struct member personalInfo并把personalInfo的各字段内容准备好了，如何把这个信息发送给对方呢？

一种方法：
发送和接收的双方都知道上述结构struct member的定义，因此，不管一个人的名字是几个字节，也不管这个人的住址信息是多少个字节，发送的一方可以这样写程序：

struct member personalInfo;
......
ret = send(socket_fd, personalInfo.name, 32, 0);
......

personalInfo.age = htonl(personalInfo.age);
ret = send(socket_fd, (void *)&personalInfo.age, sizeof(int), 0);
......
ret = send(socket_fd, &personalInfo.gender, sizeof(char), 0);
......
ret = send(socket_fd, personalInfo.address, 128, 0);
......

而接收一方则可以这样写程序：

struct member personalInfo;
......
ret = recv(socket_fd, personalInfo.name, 32, 0);
......
ret = recv(socket_fd, (void *)&personalInfo.age, sizeof(int), 0);

personalInfo.age = ntohl(personalInfo.age);
......
ret = recv(socket_fd, &personalInfo.gender, sizeof(char), 0);
......
ret = recv(socket_fd, personalInfo.address, 128, 0);
......

当然，这样写程序的前提仍然是双方是32位或64位系统，如果一方是32位系统，他这里表示的sizeof(int)是32bit个字节，而另一方表示的是64bit，程序工作会有问题的。

另一种方法：
发送方这样写程序：

#pragma pack(1) /* 这一行应在定义struct member时写 */
struct member personalInfo;
......

personalInfo.age = htonl(personalInfo.age);
ret = send(socket_fd, (void *)&personalInfo, sizeof(struct member), 0);
......

接收方这样写程序：

#pragma pack(1) /* 这一行应在定义struct member时写，不一定要写成1，关键是要与发送方的定义保持一致 */
struct member personalInfo;
......
ret = recv(socket_fd, (void *)&personalInfo, sizeof(struct member), 0);

personalInfo.age = ntohl(personalInfo.age);
......

这种方法要注意的是双方有个一致的定义pack(1)即，按位对齐方式定义相同。在网上搜索“C pragma pack”会发现很多这样的讨论。

当然也可以试试这几段代码的结果：

#include

#pragma pack(1)

int main(void)

{

struct member {
        char name[32];
        int age;
        char gender;
        char address[128];
};

printf("size is:%d\n", sizeof(struct member));

return 0;

}

#include

#pragma pack(2)

int main(void)

{

struct member {
char name[32];
int age;
char gender;
char address[128];
};

printf("size is:%d\n", sizeof(struct member));

return 0;

}

#include

#pragma pack(3)

int main(void)

{

struct member {
char name[32];
int age;
char gender;
char address[128];
};

printf("size is:%d\n", sizeof(struct member));

return 0;

}

#include

#pragma pack(4)

int main(void)

{

struct member {
char name[32];
int age;
char gender;
char address[128];
};

printf("size is:%d\n", sizeof(struct member));

return 0;

}

#include

#pragma pack(5)

int main(void)

{

struct member {
char name[32];
int age;
char gender;
char address[128];
};

printf("size is:%d\n", sizeof(struct member));

return 0;

}

#include

#pragma pack(6)

int main(void)

{

struct member {
char name[32];
int age;
char gender;
char address[128];
};

printf("size is:%d\n", sizeof(struct member));

return 0;

}

#include

#pragma pack(7)

int main(void)

{

struct member {
char name[32];
int age;
char gender;
char address[128];
};

printf("size is:%d\n", sizeof(struct member));

return 0;

}

#include

#pragma pack(8)

int main(void)

{

struct member {
char name[32];
int age;
char gender;
char address[128];
};

printf("size is:%d\n", sizeof(struct member));

return 0;

}

 

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