在 C 中通过具有正确填充和字节序的套接字发送结构

Posted 2023-03-06

【中文标题】在 C 中通过具有正确填充和字节序的套接字发送结构

【英文标题】：Send a struct over a socket with correct padding and endianness in C

【发布时间】：2011-08-05 07:52:45

【问题描述】：

我定义了几个结构以通过不同的操作系统（tcp 网络）发送。 定义的结构是：

struct Struct1  uint32_t num; char str[10]; char str2[10];
struct Struct2  uint16_t num; char str[10];   

typedef Struct1 a;
typedef Struct2 b;

数据存储在文本文件中。 数据格式如下：

123 派 地壳

Struct1 a 存储为 3 个单独的参数。但是， struct2 是两个单独的参数，第 2 行和第 3 行都存储到 char str[] 中。问题是当我通过多个网络写入服务器时，没有正确接收数据。有许多空格分隔结构中的不同参数。写入服务器时如何确保正确发送和填充？如何正确存储数据（动态缓冲区或固定缓冲区）？

写示例：write(fd,&a, sizeof(typedef struct a));这是正确的吗？

struct2 的接收端输出问题：

123( , ) 0（，派） 0（地壳，）

正确的输出

123（馅饼，地壳）

【问题讨论】：

您应该发布您用于发送和接收的代码的 sn-ps，我们无法真正猜出您做错了什么。

看看RFC 4506 XDR: External Data Representation Standard，它描述了如何对数据进行编码以便在机器之间传输。

【参考方案1】：

write(fd,&a, sizeof(a)); 不正确；至少不可移植，因为 C 编译器可能会在元素之间引入填充以确保正确对齐。 sizeof(typedef struct a) 甚至没有意义。

您应该如何发送数据取决于您的协议规范。特别是，协议定义了广泛不同的发送字符串的方式。单独发送struct成员一般是最安全的；通过多次调用 write 或writev(2)。例如，发送

struct  uint32_t a; uint16_t b;  foo;

通过网络，foo.a 和 foo.b 已经具有正确的字节顺序，您可以执行以下操作：

struct iovec v[2];
v[0].iov_base = &foo.a;
v[0].iov_len  = sizeof(uint32_t);
v[1].iov_base = &foo.b;
v[1].iov_len  = sizeof(uint16_t);
writev(fp, v, 2);

【讨论】：

htons 和 htonl 是您将 16 位和 32 位整数转换为网络字节序的朋友。 ntohs 和 ntohl 将它们转换回来。

@larsmans 这里是一个代码 sn-p 读取数据到 struct ` ` write(sockfd,&v[0],htons(sizeof(v[0]))); `

' struct ver1 uint16_t id;字符名称[20]； v[20]; // #pragma pack(0) struct ver2 uint32_t pid;字符 fname[20];字符 lname[20]; r[20]; '

【参考方案2】：

通过网络发送结构很棘手。您可能会遇到以下问题

整数的字节字节序问题。 您的编译器引入了填充。 字符串解析（即检测字符串边界）。

如果性能不是您的目标，我建议为要发送和接收的每个结构（ASN.1、XML 或自定义）创建编码器和解码器。如果确实需要性能，您仍然可以使用结构并解决（1），通过修复字节顺序（即网络字节 order) 并确保您的整数在这些结构中按原样存储，以及 (2) 通过修复编译器并使用编译指示或属性来强制执行“打包”结构。

例如，Gcc 使用 attribute((packed)) ：

struct mystruct 
  uint32_t  a;
  uint16_t b;
  unsigned char text[24];
 __attribute__((__packed__));

(3) 不容易解决。在网络协议中使用以空字符结尾的字符串 并且根据它们的存在会使您的代码容易受到多种攻击。如果需要涉及字符串，我会使用适当的编码方法，例如上面建议的方法。

【讨论】：

如何将其发送（写入）到服务器？写（fd，______，sizeof（mystruct））？

确实如此。这种技术在低级驱动程序中相当常用。

【参考方案3】：

简单的方法是为每个结构编写两个函数：一个将文本表示转换为结构，另一个将结构转换回文本。然后，您只需通过网络发送文本，然后在接收端将其转换为您的结构。这样字节序无关紧要。

【参考方案4】：

有一些转换函数可以确保二进制整数在网络上的可移植性。使用 htons、htonl、ntohs 和 ntohl 将 16 位和 32 位整数从主机转换为网络字节顺序，反之亦然。