c - 如何将复杂数据类型从主机字节顺序转换为网络顺序

Question

我想使用 htonl() 和 htos() 将消息从主机字节顺序转换为网络顺序。在这个消息中，有一些复杂的定义数据类型，如结构、枚举、 union 和 union 中的 union 。

1. 我是否必须 htonl(s) 每个结构的成员和成员中的成员，包括多字节的 union 成员？
2. 对于 union ，我可以只翻译最大的 union 吗？
3. 对于枚举，我可以把它翻译成 long 吗？
4. 我可以只编写一个使用 htonl(s) 发送和接收消息的函数吗？或者我是否必须想出另一个使用 ntohl(s) 来接收相同消息的方法？

结构

typedef struct {
    unsigned short un1_s;
    unsigned char  un1_c;

    union {
        unsigned short un1_u_s;        
        unsigned long  un1_u_l;    
    }u;
}UN1;

typedef struct {
    unsigned short    un2_s1;
    unsigned short    un2_s2;
} UN2;

typedef enum {
    ONE,
    TWO,
    TRHEE,
    FOUR
} ENUM_ID;

typedef struct {
    unsigned short  s_sid;
    unsigned int    i_sid;
    unsigned char   u_char;
    ENUM_ID         i_enum;

    union {
            UN1     un1;
            UN2     un2;
    }               u;
} MSG;

代码

void msgTranslate (MSG* in_msg, MSG* out_msg){

/* ignore the code validating pointer ... */

*out_msg = *in_msg;

#ifdef LITLE_ENDIAN

/* translating messeage */
out_msg->s_sid = htons( in_msg->s_sid );  /* short */
out_msg->i_sid = htonl( in_msg->i_sid );  /* int */

/* Can I simply leave out_msg->u_char not to translate, 
 * because it is a single byte? */

out_msg->i_enum = htonl(in_msg->i_enum);  
/* Can I simply translate a enum this way,? */

/* For an union whose 1st member is largest one in size than 
 * others, can I just translate the 1st one, 
 * leaving the others not to convert? */

out_msg->u.un1.un1_s = htons(in_msg->u.un1.un1_s);  


/* for out_msg->u_char, can I simply leave it 
 * not to be converted, because it is a single byte? */

/* for an union whose 2nd member is largest one, 
 * can I just convert the 2nd one, leaving others 
 * not to be converted? */

out_msg->u.un1.u.un1_u_s = htos(in_msg->u.un1.u.un1_u_s ); /* short */

/* As above question, the following line can be removed? 
 * just because the u.un1.u.un2_u_i is smaller 
 * than u.un1.u.un1 in size ? */

out_msg->u.un1.u.un2_u_i = htol(in_msg->u.un1.u.un2_u_l );  /* long */

/* Since un1 is largest than un2, the coding translation un2 can be ignored? */
    ...

#endif

    return;
}

Answer 1

1. 您需要适本地映射每个多字节类型。

2. 对于 union ，您需要确定哪个是 union 的“事件”元素，并根据正常规则映射它。您可能还需要提供一个“鉴别器”，它告诉接收代码传输了各种可能性中的哪一种。

3. 对于枚举，您可以决定将所有此类值视为 long并相应地进行编码和解码。或者，您可以单独处理每个枚举，根据其大小处理每个类型(理论上，不同的枚举可以有不同的大小)。

4. 这在一定程度上取决于您下一步真正要做什么。如果您正在打包数据以通过网络传输，那么接收和发送操作就大不相同了。如果您所做的只是翻转内存结构中的位，那么您可能会发现在大多数系统上，应用 htonl() 的结果对 htonl() 的结果的函数是你首先想到的数字。如果您打算对映射(翻转)结构中的所有字节进行二进制复制，那么您可能做得不对。

请注意，在大多数看似合理的系统上，您的数据结构中都有各种填充孔。在结构 UN1 中，您几乎可以肯定在 un1_c 之间有一个填充字节。和以下联盟 u , 如果是32位系统；如果它是 64 位系统，你可能在那里填充 5 个字节。同样，在 MSG结构，您可能在 s_sid 之后有 2 个填充字节, u_char 之后还有 3 个.取决于 enum 的大小(无论你是在 32 位还是 64 位机器上)，你可能在 i_enum 之后有 1-7 个字节的填充。 .

请注意，因为您没有数据类型的平台独立大小，所以您无法在 32 位和 64 位 Unix 系统之间可靠地互通。如果系统都是 Windows，那么自 sizeof(long) == 4 之后你就可以摆脱它了。在 32 位和 64 位 Windows 上。然而，在基本上所有 64 位 Unix 变体上，sizeof(long) == 8 .因此，如果跨平台工作是一个问题，您必须担心这些尺寸以及填充。调查 <inttypes.h> 中的类型标题如 uint16_t和 uint32_t .

您应该在所有主机上简单地进行相同的打包，小心地将各种值的字节复制到字符缓冲区中的适当位置，然后通过网络发送并通过反向编码解包。

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