3

Необходимо отправить данные типа:float/int/char через сокет, как организовать "упаковку" на стороне отправителя что бы отправить всё одним пакетом, и "распаковать" на принимающей стороне.

В сети нашёл скрин приложения для игры, как упаковать так же?

1
  • можно упаковать в бинарный формат и распаковать на стороне клиента, ну а что бы отправлять структуры данных, то скорее вам нужно упаковывать структуру
    – jashka
    24 июл 2016 в 20:05

3 ответа 3

5

Примитивный способ для простых случаев - описать структуру данных:

struct Data {
    int a;
    float b;
    char c[32];
} data;

Записать её в сокет на передающей стороне (send(socket, &data, sizeof(data), 0) и на принимающей прочитать в точно такую же структуру (recv(socket, &data, sizeof(data), 0)). Очень важно чтобы стуктура на обоих сторонах (передающей и приемной) была идентичной по расположению в памяти (одинаковые размеры типов, одинаковый порядок байтов в системе, одинаковое выравнивание полей структуры, одинаковое представление чисел с плавающей точкой). Иначе получаем не те данные, что отправили. На практике, если принимающая сторона ещё и на другом языке написана, получим лишнюю возню и простор для появления ошибок.


Следующий вариант - набивать буфер данных вручную:

int foo = 42;
long bar = 0;
std::string str;
str.append((char*)&foo, sizeof(int));
str.append((char*)&bar, sizeof(long));

Здесь уже нет проблемы с выравниванием полей структуры как в первом варианте, т.к. данные мы склеиваем сами, без промежутков. Но остальные проблемы пока ещё с нами (по прежнему порядок байтов, размеры типов, представление чисел с плавающей точкой должны быть идентичными на передатчике и приемнике).


Ручная, побайтовая набивка потока.

uint32_t foo = 42;
std::vector<uint8_t> buffer;
buffer.push_back(static_cast<uint8_t>(foo >> 0));
buffer.push_back(static_cast<uint8_t>(foo >> 8));
buffer.push_back(static_cast<uint8_t>(foo >> 16));
buffer.push_back(static_cast<uint8_t>(foo >> 24));

Здесь просто берем каждый кусок данных и вручную переносим в выходной поток в независимом от системы порядке. Разбирать тоже придется вручную. Наиболее универсальный способ, т.к. все аспекты генерируемого потока контролируем сами. Для удобства можно написать класс сериализатора/десериализатора для требуемых типов (включая пользовательские).


Со временем (а может быть и сразу) добавляются сложности, связанные с изменением передаваемых данных (например понадобилось передать дополнительные данные или какие-то старые уже стали неактуальными). Особенно если приемник должен принимать данные и в старом формате и в новом. Придется добавлять какие-то идентификаторы версии. Дополнительно нужно обработать случаи, когда нужно передать опциональные данные (которые могут отсутствовать) или данные динамического размера (массивы).


Чтобы не решать все эти задачи самостоятельно, можно взять готовое решение, например protobuf от google. Поддерживает разные языки, имеет систему версий, поддержку комплексных данных. Или немного более простое решение (но и более быстрое), тоже от google flatbuffers.


Если объем передаваемой информации не критичен, возможно будет удобным формировать данные в виде json (например с помощью https://github.com/nlohmann/json). Если на принимающей стороне JavaScript программист, он будет вам очень благодарен (да и не только JavaScript программист). Также, как программисту из типизированного языка, рекомендую использовать схемы для проверки json.

Как альтернативу json можно взять messagepack, который "как json", но компактнее. Если нужно ещё компактнее, можно пожать передаваемую строку с помощью zlib например.


Для всех вариантов также надо учитывать, что передавать указатели бессмысленно, т.к. на принимающей стороне они будут указывать неизвестно куда. Также понимать тонкости передачи данных по сети. К примеру данные, отправленные по UDP, могут не дойти до получателя, данные отправленные по TCP могут быть фрагментированы или склеены с соседними при получении и т.п. Возможно стоит подумать о готовых сетевых библиотеках, например RakNet, которая включает в себя практически все для построения мультиплеерной игры.

3
  • Откуда проблема с размерами во втором варианте? Там еще str на buffer надо заменить.
    – αλεχολυτ
    25 июл 2016 в 5:01
  • Спасибо за зоркий взгляд! ) Про размеры - в том плане, что на другой стороне int например 8-ми байтовый. Поправил, чтобы было понятнее. 25 июл 2016 в 5:04
  • Спасибо! Очень заинтересовала "побитовая набивка"!
    – yngson
    25 июл 2016 в 5:57
3

В функциях отправки данных на другой сокет (например, send) и функциях приема данных (например, recv) одним из параметров всегда является указатель на буфер с этими данными (байтами). Необходимо предварительно сформировать этот буфер. Сделать это можно очень разными способами. Например, если структура передаваемых данных динамическая и/или таких структур очень много, то можно формировать буфер, так сказать, "на лету". Т.е. мы нужные данные постепенно, по мере их получения, запихиваем в буфер.

    std::string buffer;
    uint32_t i32 = 0x32fe56ad;
    float f = 1.0;
    std::string str = "1234";
    uint8_t sz = str.size();
    buffer.append((char*)&i32, sizeof(i32));
    buffer.append((char*)&f, sizeof(f));
    buffer.append((char*)&sz, sizeof(sz));
    buffer.append(str);

    std::cout << "lenght message: " <<buffer.size() << " bytes" << std::endl;
    std::cout << " message: ";

    for(size_t i=0; i<buffer.size(); i++)
        printf("%x ",(uint8_t)buffer[i]);

Для простоты, в примере, в качестве буфера я использовал строку. Но лучше будет написать какой-то свой класс, со своими методами с использованием шаблонов для разных типов пакуемых данных. Обратите внимание, что перед тем, как передать строку (внутри буфера), упаковывается ее размер. Когда с другой стороны на приеме Вы будете доставать строку, то предварительно уже будете знать ее длину и сколько байт из буфера читать для получения строки. В данном случае я паковал размер в один байт. Но в идеале лучше паковать VLQ. Само собой, при разборе данных на другой стороне Вы должны извлекать их в переменные с такими же типами/размерами и в таком же порядке, как и упаковывали.

Если данные передаются постоянные и однотипные, то можно использовать в качестве указателя на буфер с данными непосредственно структуру. Но лучше всего, наверное, ее использовать для упаковки тривиальных типов.

    struct pack
    {
        uint32_t i32 = 0x32fe56ad;
        float f = 1.0;
        unsigned char str[5] = "1234";
    };

    pack pax;
    uint8_t *p = (uint8_t*)&pax;
    std::cout << "lenght message: " <<sizeof(pax) << " bytes" << std::endl;
    std::cout << " message: ";
    for(size_t i=0; i<sizeof(pax); i++)
    {
        printf("%x ",*p);
        p++;
    }

Структурированные данные проще принять и распаковать на другой стороне. Но есть в целом несколько ньюансов, которые необходимо учитывать. Так, например, если в структуре будут указатели на другие типы данных, то передать эти данные так просто не получится. Также размер структуры может быть выровнен и фактически будет больше, чем количество данных.

И еще хотелось бы заметить... Не путайте отправляемые данные непосредственно с пакетом уходящим в сеть. Те данные (буфер, сообщение), которое Вы упакуете и отправите будет по факту разбито на несколько пакетов. Эти пакеты (части Ваших данных) придут на другой конец в произвольном порядке в случае использования UDP и по порядку - при TCP (но все равно кусками). Поэтому, к отправляемым данным, еще желательно впереди упаковать что-то типа заголовка (header), в котором будет содержаться длина всего Вашего сообщения (а для UDP еще и порядковый номер сообщения).

P.S: код в ответе приведен исключительно для понимания процесса, но никак не для оценки его функциональности и корректности.

3
  • Замечание по отправке через UDP сокет - если вы отправляете кусок данных одной командой (send/write), то, не смотря на возможную фрагментацию на уровне IP, приемная сторона получает его целиком (на уровне сокетов) или не получает вообще. Другое дело, что две отправки через send могут быть получены в любом порядке. 24 июл 2016 в 23:36
  • Наверное стоит добавить ещё, что пример упаковки не учитывает порядок расположения байтов в памяти. 24 июл 2016 в 23:41
  • @sergw а мне то Вы зачем это написали.. У меня есть своя реализация сериализцации. Прочитайте справку и напишите это топикастеру.
    – Max ZS
    27 июл 2016 в 9:58
2

Правильным подходом будет использование сериализации данных. Например: Protocol Buffers, JSON, XML, ASN.1, и т.п. Сравнительная таблица.

Ваш ответ

By clicking “Отправить ответ”, you agree to our terms of service and acknowledge you have read our privacy policy.

Всё ещё ищете ответ? Посмотрите другие вопросы с метками или задайте свой вопрос.