c - 关于解码 UDP 数据包的建议

Question

我正在开发一个 C 应用程序来与一个真实的控制系统设备进行通信。该设备使用定义明确的协议(protocol)结构。例如，考虑设备在请求时作为 UDP 数据包发送的结构之一:-

typedef struct poll_request_s {
   uint16             poll_number; /* poll number mirrored from the 
                                    * poll request */
   uint16             length;      /* length of the message */

   /* till above it was all header section this is ACTUAL DATA */
   attribute_list_t   attr_list;   /* this attribute list contains 
                                    * various attributes */
} poll_request_t

现在，attribute_list_t 是一个包含各种属性的结构，这个列表中的每个属性都由一个标识符号标识，该标识符号是 uint16(16 位整数)。所以，简而言之，协议(protocol)是这样工作的:-

• 您请求一些数据。
• 您以属性列表的形式获取数据。
• 属性列表中的每个属性都有对象标识符。
• 您使用此对象标识符解析每个属性(转换为主机字节顺序)。
• 属性本身可能包含更多的属性列表。 (属性开始)

atrtribute_list_t 结构如下所示:-

typdef struct attribute_list_s {
   uint16  length;       /* length of attribute list */
   uint16  count;        /* number of attributes in this list */
   uint8   attrs_data[]; /* another container to hold attributes' data */
} attribute_list_t

现在，attrs_data 只是一个占位符，用于保存列表中的所有属性。事实上，这个 attrs_data 必须转换为另一个名为 ava_type 的结构来读取属性信息。

typdef struct ava_type_s {
   uint16 attr_id; /* type of attribute */
   uint16 length;  /* length of this attribute 
                    *(this length of single attribute not whole list*/
   uint8  data[];  /* another flexible array to hold data for this 
                    * attribute type */
}

现在，为了迭代和解析这个结构中的属性，我目前正在使用这个算法(下面的伪代码):

uint8* packet = recv_packet(SOCKET);
/* this is used as packet iterator pointer */
unit8* packet_ptr = packet;
parsed_packet_t parsed_packet = malloc(SOME_SIZE);
.
. /* do header un-packing */
.
/* dont need attribute_list length so skip this 2 bytes */
parsed_packet += 2;

/* parsed packet do nee count of attributes */
parsed_packet.attribute_list->count = NTOHS(packet_ptr);
packed_ptr += 2; /* skip count */

/* now packet_ptr is pointer to attr_list */
offset = 0, i = 0;
for(i = 0 to attr_list->count) {
   /* cast the attributes' data to ava_type */
   packet_ptr += offset;

   /* parse object identifier */
   parsed_packet.attribute_list->data[i++].object_id = NTOHS(packet_ptr);
   packet_ptr += 2; /* skip 2 bytes */

   /* next offset would be attribute length of this packet */
   attribute_length += 2 + NTOHS(packet_ptr);
   packet_ptr += 2;

   /* now we are pointer to actual data of i(th) attribute */

   /* I've made this parser structure and hash table to
    * retrieve the parser for particular attr_id */
   parser* p = HASH_TABLE(ava_type->attr_id);

   /* parser has function point for network order to host 
    * order and visa-versa */
   p->ntoh(ava_type, parsed_packet.attribute_list->data[i]);
}

现在，我的问题是:

• 尽管如此，我在上述算法中展示了 HASH_TABLE 方法，但实际上，我使用了 20 到 30 个 IF-ELSE。由于 C 在 stdlib 中没有 hash table。协议(protocol)中有大约600个结构，我不想写600个if-else。关于根据它们的 attribute_id 解析这些结构，您有什么建议和方法。
• 另一个问题是我定义的结构中的编译器填充。我所有的结构都是用数据容器的 flexible array 字段定义的。现在，当我收到消息时，它们包含几乎每个属性的 length 但此 length 不能用于 malloc..ing 我的已解析的结构，因为编译器可能会神奇地添加一些填充字节，而我却缺少字节。为了安全起见，我通常 malloc..ing lenght + 300 字节。事实上，这在我看来是糟糕的内存管理实践。关于这个问题有什么建议吗？

malloc..ing 解析接收到的消息的结构是目前为止对我来说最大的问题。我想要一些内存高效且快速的方法吗？

此外，如果您已经做过此类项目，能否分享一下您的方法？有什么建议或意见可以让我朝着正确的方向前进吗？我想要简单的设计，不要让事情不必要地复杂化。

Answer 1

我强烈建议您不要使用C 结构来定义您的网络协议(protocol)。 C 结构布局依赖于:

1. 硬件
2. 编译器
3. 编译器版本
4. 源代码
5. 嵌入在源代码中的#pragmas，如果有的话
6. 编译源代码时有效的编译器选项。

使用 XDR 或可以为您提供标准格式的东西。您应该能够准确定义您现在在 XDR 中拥有的内容，并自动为您完成所有编码和解码。