Windows Sockets:字节排序

3/8/2008来源:C/C++教程人气:6177

  本文以及另外两篇相关文章解释 Windows Sockets 编程方面的一些问题。本文介绍字节排序。其他问题在文章 Windows Sockets:阻塞和 Windows Sockets:转换字符串中介绍。 假如使用 CAsyncSocket 类或从其派生,则您需要自己治理这些问题。假如您使用 CSocket 类或从其派生,则由 MFC 治理它们。

字节排序

不同的计算机结构有时使用不同的字节顺序存储数据。例如,基于 Intel 的计算机存储数据的顺序与 Macintosh (Motorola) 计算机相反。Intel 字节顺序称为“Little-Endian”,与网络标准“Big-Endian”顺序也相反。下表解 释这些术语。 Big-Endian 和 Little-Endian 字节排序 字节排序 含义 Big-Endian 最重要的字节在词的左端。 Little-Endian 最重要的字节在词的右端。 通常,您不必为在网络上发送和接收的数据的字节顺序转换担心,但在有些情况下,您必须转换字节顺序。

何时必须转换字节顺序

在下列情况中需要转换字节顺序:
  • 传递的信息需要由网络解释(与发送到另一台计算机的数据相反)。例如,可能传递端口和地址,这些信息
必须为网络理解。
  • 与之通信的服务器应用程序不是 MFC 应用程序(并且没有它的源代码)。假如两台计算机不共享相同的字节
排序,则需要字节顺序转换。

何时不必转换字节顺序

在下列情况下可以免去转换字节顺序的工作:
  • 两端的计算机可以同意不交换字节,并且这两台计算机使用相同的字节顺序。
  • 与之通信的服务器是 MFC 应用程序。
  • 有与之通信的服务器的源代码,因此可以明确地判定是否必须转换字节顺序。
  • 可以将服务器移植到 MFC。这样做相当轻易,所得到的通常是更小、更快的代码。
使用 CAsyncSocket 时,您必须自己治理任何必需的字节顺序转换。Windows Sockets 将“Big-Endian”字节顺 序模型标准化,并提供在该顺序和其他顺序之间转换的函数。然而,与 CSocket 一起使用的 CArchive 使用相 反的顺序(“Little-Endian”),但 CArchive 为您治理字节顺序转换的细节。通过在应用程序中使用这种标准 排序,或通过使用 Windows Sockets 字节顺序转换函数,可增强代码的可移植性。 最适合使用 MFC 套接字的情况是当编写通信的两端时:在两端都使用 MFC。假如正在编写将与非 MFC 应用程序 通信的应用程序(如 FTP 服务器),则在向存档对象传递数据前,您可能需要使用 Windows Sockets 转换例程 ntohs 、 ntohl 、 htons 和 htonl 自己治理字节交换。本文稍后将给出这些用于与非 MFC 应用程序通信的函数 示例。
注重 当通信的另一端不是 MFC 应用程序时,也必须避免将从 CObject 派生的 C++ 对象以流的形式输入存 档,因为接收端无法处理它们。请参见 Windows Sockets:使用带存档的套接字中的说明。
有关字节顺序的更多信息,请参见 Platform SDK 中的 Windows Sockets 规范。

字节顺序转换示例

下面的示例显示使用存档的 CSocket 对象的一个序列化函数。它还阐释了在 Windows Sockets API 中如何使用 字节顺序转换函数。 该示例显示这样的情形:您正在编写与非 MFC 服务器应用程序通信的客户程序,而您没有访问该服务器应用程序 源代码的权限。在这种情况下,必须假设非 MFC 服务器使用标准的网络字节顺序。相反,MFC 客户端应用程序对 CSocket 对象使用 CArchive 对象,而 CArchive 使用与网络标准相反的“Little-Endian”字节顺序。 假设要与之通信的非 MFC 服务器具有如下已建立的消息包协议: strUCt Message { long MagicNumber; unsigned short Command; short Param1; long Param2; };
上述内容用 MFC 术语表示则为: struct Message { long m_lMagicNumber; short m_nCommand; short m_nParam1; long m_lParam2; void Serialize
( CArchive& ar ); }; 在 C++ 中, struct 和类在本质上是一回事。 Message 结构可以有成员函数,如以上声明的 Serialize 成员函数。 Serialize 成员函数可能为如下形式: void Message::Serialize(CArchive& ar)
{
if (ar.IsStoring())
{
ar < < (DWord)htonl(m_lMagicNumber);
ar < < (WORD)htons(m_nCommand);
ar < < (WORD)htons(m_nParam1);
ar < < (DWORD)htonl(m_lParam2);
}
else
{
WORD w;
DWORD dw;
ar > > dw;
m_lMagicNumber = ntohl((long)dw);
ar > > w ;
m_nCommand = ntohs((short)w);
ar > > w;
m_nParam1 = ntohs((short)w);
ar > > dw;
m_lParam2 = ntohl((long)dw);
}
}
该示例要求进行数据字节顺序转换,因为一端的非 MFC 服务器应用程序的字节排序与另一端在 MFC 客户端应用程序中使用的 CArchive 明显不匹配。该示例阐释了 Windows Sockets 提供的几个字节顺序转换函数。下表描述了这些函数。 Windows Sockets 字节顺序转换函数 函数 作用 ntohs 将 16 位数量从网络字节顺序转换为主机字节顺序(从 Big-Endian 转换为 Little-Endian)。 ntohl 将 32 位数量从网络字节顺序转换为主机字节顺序(从 Big-Endian 转换为 Little-Endian)。 htons 将 16 位数量从主机字节顺序转换为网络字节顺序(从 Little-Endian 转换为 Big-Endian)。 htonl 将 32 位数量从主机字节顺序转换为网络字节顺序(从 Little-Endian 转换为 Big-Endian)。 此示例的另一个要点是,当通信另一端的套接字应用程序为非 MFC 应用程序时,必须避免出现如下列语句的操作: ar pMsg; 这里的 pMsg 是指向从 CObject 类派生的 C++ 对象的指针。这将发送多余的与对象关联的 MFC 信息,而服务器并不理解这些信息,因为只有服务器是 MFC 应用程序时才理解。 有关更多信息,请参见:
  • Windows Sockets:使用 CAsyncSocket 类
  • Windows Sockets:使用带存档的套接字
  • Windows Sockets:背景知识
  • Windows Sockets:流式套接字
  • Windows Sockets:数据文报套接字