send() 和 recv() 给我带来问题

Question

我正在制作一个通过套接字传递结构的 C 程序

这是我的结构

typedef struct{
    char    type;           //message type
    char*   sender;         //sender
    char*   receiver;       //receiver
    unsigned int msglen;    //msg length
    char*   msg;            //text
} msg_t;

这是我的发送功能：

void send_message(int socket, char* msg)
{
    msg_t message;

    bzero(&message,sizeof(message));
    message.msg = msg;

    if(send(socket,&message,sizeof(msg_t),0) < 0)
    {
        perror("ERROR: send fail\n");
    }
}

这是我的接收函数：

msg_t rec_message(int socket)
{
    msg_t buff;

    bzero(&buff,sizeof(buff));
    if(recv(socket,&buff,sizeof(buff),0) < 0)
    {
        perror("ERROR: receive failed\n");
    }

    return buff;

}

当我像字符串一样发送消息时，一切正常，但是当我切换到结构时，客户端似乎发送消息然后给我这个：

ERROR: receive failed: connection reset by peer

和服务器这个：

ERROR: receive failed: invalid argument

我做错了什么？

Answer 1

这个问题有几个问题需要解决。也许最好首先关注 msg_t 结构本身。这是它可能看起来的模型；无论是在内存中，还是在传输时的“在线”中：

根据上面的说法，msg_t 是 40 字节长。这可以通过打印它的大小来确认：

     printf("sizeof(msg_t): %zd\n", sizeof(msg_t));

“那么所有的空白块是怎么回事？”

为了使事情在运行时更快，编译器在 CPU 寻址架构的“自然/原生”偏移处“对齐”“msg_t”结构中的每个字段。在我的 64 位系统上，这意味着每个结构字段将在 8 字节偏移上对齐；即使这意味着在结构中留下空的、未使用的空间。注意结构体字段的偏移量为：0、8、16、24、32；所有 8 字节的倍数。

在 32 位系统上，您可能会发现这些偏移量是 4 字节的倍数。

虽然结构字段的 8 字节对齐最适合内存访问，但在通过网络发送结构时就不是很好了。线路/协议结构最好以 1 字节对齐；从而消除结构中未使用的“填充”字节。

改变结构对齐方式的一种方法（支持我的许多编译器，但可能不是由 C 语言本身定义）是 '#pragma pack()';如下图所示：

#pragma pack(1)
typedef struct{
   char    type;           //message type
   char*   sender;         //sender
   char*   receiver;       //receiver
   unsigned int msglen;    //msg length
   char*   msg;            //text
} msg_t;
#pragma pack()

在上面的结构定义中，第一个'#pragma pack(1)' 导致后面的结构是1字节对齐的。下一个“#pragma pack()”将编译器返回到其默认的 8 字节对齐默认值。这种“打包”结构如下所示：

接下来，检查结构中的字段。 'sender' 字段是一个 'char *'。 'char *' 是可以在“发送”机器（或端点）上找到发送者字符串的地址。 坦率地说，这个“地址”对“接收者”机器（或端点）根本没有价值；因为“接收者”无法访问“发送者”的内存。

'receiver' 字段也是如此；和“味精”字段。所有这些都是“发送者”机器上的字符串地址；这对“接收器”机器没有价值。

'intent' 很可能是发送实际的'sender'、'receiver' 和'msg' 字符串。为此，可以使用类似于以下的结构：

#pragma pack(1)
typedef struct{
   char   type;           //message type
   char   sender[15];     //sender
   char   receiver[15];   //receiver
   char   msg[30];       //text
} msg_t;
#pragma pack()

这个结构看起来像这样：

现在，实际的字符串在结构中；不仅仅是他们在内存中的地址。这将达到实际预期的效果。

不幸的是，它确实限制了每个字符串的长度；它还包含大量未使用/浪费的空间。也许消除这种限制并允许更大的灵活性会很好。像这样发送这些字段可能会更好：

请注意，每个“可变长度”字符串都以一个字节为前缀，表示后面字符串的长度。 （这就是字符串在 PASCAL 语言中的存储方式）。此字节允许以下字符串的长度为 0-255 个字节。电线上没有浪费空间。

不幸的是，这种“有线格式”不能直接使用 C 结构生成。

现在让我们来看问题中定义的结构；稍作修改：

typedef struct{
   char    type;           //message type
   char*   sender;         //sender
   char*   receiver;       //receiver
   char*   msg;            //text
} msg_t;

请注意，我已通过消除“#pragma pack()”内容将结构恢复为自然/原生 8 字节对齐方式。我还删除了“msgLength”字段（实际上并不需要）。

最有可能的是，结构的发送者、接收者和 msg 字段将被初始化为指向字符串（可能使用 malloc() 等分配）。使用上面的高效布局，通过网络发送此结构的方法是单独发送每个字段。

首先，发送一个字节的“类型”。然后发送发送方“字符串”的一字节长度[即：strlen(sender) + 1)。然后发送‘sender’字符串，后跟一个字节长度的receiver字符串，然后是‘receiver’字符串，然后是一个字节长度的‘msg’字符串，最后是‘msg’字符串。

在“接收器”端点上，您首先读取单字节“类型”（这会提示您后面将有三个“长度前”字符串）。读取下一个字节将告诉您以下字符串的大小（并允许您将 malloc() 内存分配到接收方端点的 msg_t 结构的“发送方”字段）。然后将“发送者”字符串读入大小合适的 malloc() 内存。读取接收器字符串长度和接收器字符串执行相同操作；最后，使用 msg 长度和字符串。

如果您发现 PASCAL 字符串（限制为 255 个字节）有点紧，请将长度前值从一个字节更改为多个字节。