C++基于 STL 发送二进制序列化数据以使用套接字进行网络传输，无需使用库

Question

我需要通过网络向对等方发送许多复杂的对象。我已经编写了使用 ostream 和运算符<< 序列化它们的代码对于需要序列化的对象中的每个类成员。我编写的代码成功地用于序列化和网络发送（htonl（），htons（）等。正确使用 - 我通过以二进制格式（std :: ios :: bin）写入ofstream（本地文件）来检查前述内容）。我的下一个任务是通过网络套接字编写此二进制数据，这是我遇到问题的地方，

该类将 std::string 对象转换为 C 风格的字符串，然后再通过套接字发送它们：

int Socket::send (const std::string goodies) const
{
    status = ::send (socket, goodies.c_str(), goodies.size(), 0);
            return status;
}

相同的 Socket。类，我在接收器，使用recv()将传入消息放入std::string中，然后将其传递给反序列化应用程序：

int Socket::recv (std::string& goodies)
{
    char buf [1024];
    goodies = "";
    memset (buf, 0, 1025);

    int status = ::recv (socket, buf, 1024, 0);

    if (status < 0)
    {
        return -1;
    }
    else if (status == 0)
    {
        return 0;
    }
    else
    {
        goodies = buf;
        return status;
    }
}

我使用以下代码进行发送：

ostringstream os (std::ios::binary);
GiantObject giantComplexObjectWithWholeLoadOfOtherObjects;
// Initialize and set up 
// giantComplexObjectWithWholeLoadOfOtherObjects.

// The following call works well--I tested it by writing to ofstream locally (file)
// and checked it out using a hex dump.
// Now, of course, my intent is to send it over the network, so I write to
// ostream&:
giantComplexObjectWithWholeLoadOfOtherObjects.serialize (os);

std::string someStr = os.str(); // Get me the stream in std::string format

mySocket.send(someStr); // Does not work--send sent correctly, but recv received 0 bytes

但是，如果我尝试：

std::string someStr ("Some silly string");
mySocket.send (someStr); // received by receiver (receiver is similar arch).

因此，我的调用有些不对劲发送二进制 std::string 到套接字。再次，我不想使用 Boost、protobuf 等。

PS：我花了相当多的时间查看这里的旧帖子，以及收到此类问题的第一反应是请使用 Boost——还有其他非 Boost、非 Protobuf 的方法，我想了解这些其他方法。我确实很欣赏 Boost 和 Protobuf 带来的好处，我只想按照我设置代码的方式来做到这一点。

Answer 1

我相信一个问题是使用 std::string 作为容器。尤其是 goodies = buf; 行。 char* 中的 std::string 赋值运算符假定输入以第一个 NUL 结束。由于二进制数据可以包含任意 NUL 字符，因此它可能会比您预期的更早终止。

对于这样的应用程序，我建议使用 std::vector 或 std::vector。由于缓冲区中的内存始终是连续的，因此您可以通过获取第一个元素的地址来访问底层缓冲区。

对于接收端，您将需要使用 std::copy 来复制数据。或者您可以将其设置为使用向量缓冲区，并在接收完成后进行交换。这假设您希望在状态 <= 0 时不修改好东西。即使在这些情况下，如果您可以接受更改好东西，则可以在调用 ::recv() 之前调整其大小，并避免创建额外的向量。

int Socket::send (const std::vector<char>& goodies) const {
    status = ::send (socket, &goodies[0], goodies.size(), 0);            
    return status; 

int Socket::recv (std::vector<char>& goodies)  {    
  std::vector<char> buffer(1024);
  int status = ::recv (socket, &buf[0], buf.size());
  if (status < 0) 
  {
     return -1;      
  }
  else if (status == 0)
  { 
     return 0;
  }
  else
  {
     buffer.resize(status);
     goodies.swap(buffer);
     return status;      
  } 
}

Answer 2

上面的一个问题是您假设“send”将始终在一次调用中发送 goodies.size() 字节。不需要这样做：您需要重复调​​用 send，直到发送完 goodies.size() 字节。此外，您可能希望通过 const ref 而不是通过值来获取好东西，以避免复制巨大的对象。

同样，在recv 方面，您无法保证recv 会返回给您一个完整的对象。您将需要重复将数据消耗到缓冲区中，直到确定已提取完整的对象。这意味着当您发送对象时，您要么需要使用面向消息的协议（如 SCTP）在协议级别传递消息边界，要么使用流协议，但在消息格式中包含帧信息。这将允许消费者提取描述对象中期望的数据长度的标头。

顺便说一句，这就是为什么您会收到很多只使用现有框架的回复，因为它们会为您处理这些类型的框架和消息组装问题。

Answer 3

立即弹出的一件事是，您正在使用 std::ostringstream 进行输入和输出，我相信这只是为了进行输出。您使用的是 void ostringstream::str(string) 吗？或者您正在使用提取运算符？我不确定两者是否有效，但我认为前者会有效。但是，如果您要在 stringstream 上进行输入和输出，则实际上应该使用 stringstream （它将模式设置为 ios_base::in | ios_base::out。