如何在 TCP/IP 中为消息长度添加前缀

Question

我通过 TCP/IP 发送消息，需要在字符数组中添加消息长度前缀，然后发送。我该怎么做？

您还可以提供一个如何在另一端提取它的示例吗？如果可能的话，请解释一下。

我正在使用 C++ 和 Winsock。

编辑：

string writeBuffer = "Hello";

unsigned __int32 length = htonl(writeBuffer.length());

它没有返回正确的长度，而是返回一个非常大的数字。

对于接收部分，如果我使用 ntohl()，那么我也会得到一个很大的数字而不是正确的长度？为什么会这样呢？我收到这样的

bool Server::Receive(unsigned int socketIndex)
{
    // Read data from the socket
    if (receivingLength)
    {
        bytesReceived = recv(socketArray[socketIndex - WSA_WAIT_EVENT_0],
            ((char*)&messageLength) + bytesReceived, MESSAGE_LENGTH_SIZE - bytesReceived, 0);

        if (bytesReceived == SOCKET_ERROR)
        {
            return false;
        }

        if (bytesReceived == MESSAGE_LENGTH_SIZE)
        {
            // If uncomment the following line,
            // I won't get the correct length, but a large number
            //messageLength = ntohl(messageLength);
            receivingLength = false;
            bytesReceived = 0;
            bytesLeft = messageLength;
        }
    }
    else
    {
        if (bytesLeft > BUFFER_SIZE)
        {
            return false;
        }

        bytesReceived = recv(socketArray[socketIndex - WSA_WAIT_EVENT_0],
            &receiveBuffer[bytesReceived], bytesLeft, 0);

        if (bytesReceived == SOCKET_ERROR)
        {
            return false;
        }

        if (bytesReceived == messageLength)
        {
            // we have received full message
            messageReceived = true;

            receiveBuffer[bytesReceived] = '\0';

            // wait for next message
            receivingLength = true;
        }

        bytesLeft -= bytesReceived;
    }

    return true;
}

Answer 1

在 TCP 流上发送长度字段时，您需要决定两件事：

1. 长度应该有什么长度（1 字节、2 字节、4 字节、可变长度）
2. 我应该使用什么字节序

我建议使用 4 字节长度，以及网络字节顺序（即大端字节序）。对于网络字节顺序，宏 htonl 和 ntohl 将在主机（本机）字节顺序（在您的情况下为小端）和网络字节顺序之间进行转换。

要发送数据，片段应如下所示：

size_t length = strlen(data);
uint32_t nlength = htonl(length);
send(sock, &nlength, 4, 0);
send(sock, data, length, 0);

在接收端，首先提取长度，然后提取数据：

uint32_t length, nlength;
recv(sock, &nlength, 4, 0);
length = ntohl(nlength);
data = malloc(length+1);
recv(sock, data, length, 0);
data[length] = 0;

此代码缺少的是错误处理：每个发送和接收调用都可能失败； recvs 接收到的数据可能比预期少。但这应该给你一个想法。

编辑：要处理recv返回的数据太少的情况，请在循环中运行它，记录到目前为止已读取的内容，例如

int length_bytes = 0;
while(length_bytes < 4){
   int read = recv(sock, ((char*)&nLength)+length_bytes, 4-length_bytes, 0);
   if (read == -1) some_error_occurred_check_errno();
   length_bytes += read;
}

Answer 2

伪代码（错误处理省略，小心）：

发送者：

u_long converted = htonl( messageLength ); // convert from local byte order to network byte order
send( socket, (char*)&converted, sizeof( converted ), 0 );

接收者：

u_long messageLength;
recv( socket, (char*)&messageLength, sizeof( messageLength ), 0 );
messageLength = ntohl( messageLength ); convert from network byte order to local byte order

Answer 3

我不确定这是否是您所要求的，但我会将其作为固定长度的字符串发送（假设为 4 个字符，实际长度由您决定）。也就是说，如果数据长度为164，则发送字符串“0164”。这克服了另一端的任何字节顺序问题，并且易于阅读和调试。

要生成这样的字符串，您可以使用字符串流：

#include <sstream>
#include <iomanip>

std::string MakeLenStr( int n ) {
  std::ostringstream os;
  os << std::setw(4) << std::setfill('0') << n;
  return os.str();
}

发送：

std::string s = MakeLenStr( len );
send( sock, s.c_str(), 4 );

要在另一端读取它，如下所示：

char a[5] = {0};
recv( sock, a, 4 );
int n = atoi( a );