Question

在我们公司，通过网络发送C / C ++结构是很常见的。任何结构都有一个或多个uint32_t字段：

typedef struct {
    uint32_t data1;
    uint32_t data2;
} Data;

和fields（data1，data2，...）封装了我们需要发送的实际数据。我们的数据大多数是一位或几位长，因此为了节省空间/带宽，它在特定位位置的那些字段内对齐。

要访问我们的真实数据，我们编写（在结构之外！）带有位移和位屏蔽的'getters'和'setters'宏：

#define READY_MASK 0x01      // indicates that READY is a single bit value
#define READY_OFFSET 3       // indicates position of READY inside 32-bit field
#define IS_READY(x) { ... }  // returns READY value from x field
#define SET_READY(x,r) { ... }  // sets READY value to x field

现在，我想通过将getter和setter直接添加到结构中来修改，简化并使此过程更安全，例如：

typedef struct {
    uint32_t data1;

    #define READY_MASK 0x01
    #define READY_OFFSET 3
    inline void set_ready(uint32_t r) { /*...*/ }
    inline uint32_t is_ready() { /*...*/ }
    // lots of other getters and setters
} Data1;

就我的实验是正确的，我注意到这种修改不会影响结构sizeof(Data)==sizeof(Data1)的大小，我可以通过网络发送此结构并在另一个上接收和解码端。

我的问题是：这次修改有什么不对吗？是否有任何风险或任何我应该注意的事情？

Answer 1

你所做的修改并没有造成任何伤害，但它也没有任何好处，因为结构成员无论如何都是公共的。 Data和Data1之所以大小相同，是因为你添加的是内联函数，它们不会占用对象中的空间，而是用实际的函数代码替换任何函数调用。

现在，如果您通过网络发送结构和二进制数据，则必须考虑以下两个规则：

按照惯例，使用Big Endian网络字节序发送整数值，而不是x86的Little Endian。如果您确定发送和接收数据的所有计算机都是x86，则这不是问题。但是，如果任何计算机具有不同的字节序，例如Big Endian或No Endian（或Middle Endian），则会出现问题。例如，您可以拥有ARM处理器，SPARC等。在C中，您有以下宏：

ntohs，htons，ntohl，htonl
您还必须考虑不同的内存对齐方式。结构的内存对齐取决于体系结构，编译器和编译模式。编译器可能会添加填充（他们不能在C中重新排序成员，但请阅读：Can a C++ compiler re-order elements in a struct）。此外，像long这样的类型在32位和64位架构中具有不同的大小。即使你非常确定你的两个无符号int成员都不会遇到问题，你也不应该从结构到数据缓冲区的内存复制，这些内存将在消息中发送，也不会从内存中复制原始数据。消息到结构。基本上你不应该这样做：

char buffer [BUF_SIZE];

Data1 myData;

memcpy（buffer，myData，sizeof（Data））;

https://en.wikipedia.org/wiki/Data_structure_alignment

您应该逐个将成员移动到缓冲区。从消息中收到的原始数据填充结构时也是如此。

我还建议不要使用位字段，请阅读Why bit endianness is an issue in bitfields?。但要非常清楚，在你的代码片段中你没有使用位域。使用位域与使用整数中的位来表示某些特定状态不同。在这种情况下，您做得很好，应该只考虑具有不同字节序的体系结构中的整数表示（如果这是一种可能的情况）。

Answer 2

原则上，如果不添加虚函数，则不存在vptr，结构大小应与没有成员函数的情况相同。但它不再是POD结构，所以你可能很容易徘徊在UB的未知行为中。由于C ++（尚未）具有标准化的ABI，因此采用C风格的POD结构通常是很好的。通过网络进行序列化。同样适用于为C ++模块/子系统制作精简，可移植的API，坚持使用C ABI。

另外，如果您考虑那些（如某些评论者的建议），我会建议您远离位域，手动位掩码通常更容易分析和便携。比特场可以例如给你带有字节序的问题，这至少部分是因为结构的第一个成员'always'最终在struct start的较低内存地址处结束，而不管endianness。位域如何工作也可能取决于传输介质，例如BSD网络流套接字是字节流，但许多HW接口复制整个32位字大小的块而不是字节。

通过网络发送结构

2 个答案: