Question

我正在以数据包（64字节）向设备发送和接收二进制数据。数据具有特定格式，其中一部分因不同的请求/响应而异。

现在我正在为收到的数据设计一个解释器。简单地按位置读取数据是可以的，但是当我有十几种不同的响应格式时看起来并不那么酷。我目前正在考虑为此目的创建一些结构，但我不知道如何使用填充。

也许有更好的方法？

相关：

Safe, efficient way to access unaligned data in a network packet from C

Answer 1

您需要使用结构和/或联合。您需要确保您的数据在连接的两端都正确打包，并且如果连接的任何一方可能以不同的方式运行，您可能希望在每端的网络字节顺序之间进行转换。字节序。

举个例子：

#pragma pack(push)  /* push current alignment to stack */
#pragma pack(1)     /* set alignment to 1 byte boundary */
typedef struct {
    unsigned int    packetID;  // identifies packet in one direction
    unsigned int    data_length;
    char            receipt_flag;  // indicates to ack packet or keep sending packet till acked
    char            data[]; // this is typically ascii string data w/ \n terminated fields but could also be binary
} tPacketBuffer ;
#pragma pack(pop)   /* restore original alignment from stack */

然后在分配时：

packetBuffer.packetID = htonl(123456);

然后收到：

packetBuffer.packetID = ntohl(packetBuffer.packetID);

以下是对Endianness和Alignment and Structure Packing

的一些讨论

如果你没有打包结构，它最终会与字边界对齐，结构的内部布局也会不正确。

Answer 2

如果不了解数据的确切格式，很难说最佳解决方案是什么。你考虑过使用工会吗？

Answer 3

我以前做过无数次：这是一种非常常见的情况。我实际上总是做很多事情。

不要过于担心使它成为最有效的东西。

如果我们花费大量时间来打包和解包数据包，那么我们总是可以将其更改为更高效。虽然我还没有遇到过我必须要做的情况，但我还没有实现网络路由器！

虽然在运行时使用结构/联合是最有效的方法，但它带来了许多复杂性：说服编译器打包结构/联合以匹配所需数据包的八位字节结构，努力避免对齐和endianness问题，以及缺乏安全性，因为没有或很少有机会对调试版本进行健全性检查。

我常常使用包含以下几种内容的架构：

数据包基类。任何公共数据字段都是可访问的（但不可修改）。如果数据没有以打包格式存储，那么就会产生一个虚拟函数，它将生成一个打包的数据包。
从特定数据包类型派生的特定数据包类型的许多表示类。如果我们使用打包功能，那么每个表示类都必须实现它。
可以从表示类的特定类型推断出的任何内容（即来自公共数据字段的数据包类型ID）都作为初始化的一部分处理，否则无法修改。
每个表示类都可以从解压缩的数据包构造，或者如果数据包数据对于该类型无效则会正常失败。为方便起见，可将其包装在工厂中。
如果我们没有RTTI可用，我们可以使用数据包ID来获取“穷人的RTTI”，以确定一个对象到底是哪个特定的表示类。

在所有这些中，有可能（即使仅用于调试版本）验证每个可修改的字段是否被设置为合理的值。虽然它可能看起来很多工作，但它使得格式化的数据包非常困难，可以使用调试器通过眼睛轻松检查预先打包的数据包内容（因为它全部采用普通的平台本机格式变量）。

如果我们确实需要实现更高效的存储方案，那么这种方案也可以包含在这种抽象中，只需要很少的额外性能。

Answer 4

我同意Wuggy。您也可以使用代码生成来执行此操作。使用简单的数据定义文件来定义所有数据包类型，然后在其上运行python脚本，为每个数据包生成原型结构和序列化/反序列化函数。

Answer 5

这是一个“开箱即用”的解决方案，但我建议您查看Python construct库。

Construct是一个python库解析和构建数据结构（二进制或文本）。它是基于定义数据的概念结构以声明的方式，而不是程序代码：更多复杂结构由a组成更简单的层次结构。就是这样第一个使解析变得有趣的库，而不是通常的头痛今天。

构造非常强大和强大，只需阅读教程将帮助您更好地理解问题。作者还计划从定义中自动生成C代码，因此绝对值得花时间阅读。

如何解释C ++中的二进制数据？

5 个答案: