使用 boost::asio 发送一个整数数组

Question

我想发送带有 boost.asio 的原始int与任何 CPU 架构兼容。 通常，我会将int s 转换为字符串，但我可以通过跳过int /ascii 转换来获得更好的性能。 我不知道 boost.asio 已经在幕后做了什么，例如使用htonl 。 文档没有说，也没有办法在我自己的电脑上测试这段代码。

以下是我必须通过网络发送一个int数组的几种方法：

1. 将int存储在int32_t数组中。 使用htonl和ntohl获得正确的字节序。 如果目标机器不支持int32_t ，请使用int_fast32_t和额外的工作来处理。
2. 使用 boost.serialization。 我能找到的唯一例子是来自pre-C++11 时代（参见序列化部分），所以我不知道是否还应该以这种方式使用 boost.serialization 和 boost.asio。 此外，由于 boost.serialization 是一个黑盒，因此不清楚使用该库的性能开销是多少。
3. 将每个 int 转换为 ascii 表示。

我认为（1）是非ASCII转换的“正确”替代方案。 boost.asio 或 boost.serialization 可以为我执行 (1) 的任何步骤吗？ 如果没有，目前推荐的使用 boost.asio 发送int的方法是什么？

Answer 1

很大程度上取决于您的长期需求，即“兼容”是什么意思。

如果保证发送端和接收端都写在 C++ 中，那么你可以按照“代码优先”的方式。 这是您的选项 1、2) 或 3)，因为（在这种情况下）您已决定可以重用代码。 虽然我鼓励使用 Boost 序列化，选项 2），因为最终它为你做了很多工作（即使对于一个简单的案例来说可能感觉不像。）。

但是，如果您认为有一天，发送端或接收端可能必须用不同的语言编写，那么我强烈建议采用“模式优先”的方法。 这意味着使用 Google Protocol Buffers、ASN.1 或 XSD（XML 模式 + 一个好的代码生成器）、Thrift、Cap'n Proto、Avro 之类的东西（尽管我认为 Avro 在非动态语言中可能有点尴尬，比如C++）。 还有更多。 使用这种方法，您从一个模式开始来定义您的消息（在您的情况下是一个整数数组），并将其编译为您选择的语言。 这样，发送端和接收端可以用不同的编程语言编写（架构会相应地编译），并且无需您确切了解其管理方式即可进行交谈。

通过网络发送

我也鼓励使用 ZeroMQ，因为这是在程序中使用网络连接的一种非常简单的方法。 面向消息，而不是面向 stream，让生活变得更轻松。 例如，ZeroMQ“消息”可以是序列化技术在序列化 object 时具有 output 的字节数组。

此外，ZeroMQ 几乎支持任何语言。 Google Protocol Buffers - 一种良好的模式优先序列化技术 - 也可用于多种语言。 我个人的偏好 - ASN.1 - 是一个更严格的序列化（它确实“约束”），但许多语言的好工具需要花钱。

模式优先序列化 + ZeroMQ 的组合使得在几乎任何语言、操作系统和平台的组合之间毫无问题地传递消息变得非常容易。

其中一些序列化技术（例如 Google Protocol Buffer、Thrift）也提供了一个类似 RPC 的框架，它也可以满足“通过网络发送”的问题。

Answer 2

@bazza 的另一个答案有很好的专业建议。 我不会重复那个。 我的印象是您更专注于理解这里的实现细节，所以我将在这里为您深入了解细节：

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是的，对于您描述的简单用例，选项 1 似乎没问题。

我不知道 boost.asio 已经在幕后做了什么，例如使用 htonl

除了可能在协议层之外，它没有——但那些是实现细节。

文档没有说

那是因为它对您的应用程序层没有意见。 没有提到它的事实是一个好兆头，表明没有魔法发生。

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boost.asio 或 boost.serialization 可以为我执行 (1) 的任何步骤吗？

实际上，没有。 Boost 二进制存档不可移植（另请参阅EOS Portable Archive ）。

具有讽刺意味的是，它可以可移植地使用其中一种文本存档格式https://www.boost.org/doc/libs/1_46_1/libs/serialization/doc/archives.html#archive_models （提供 XML 和纯文本），但作为您推测它们可能会有相当大的开销： Boost C++ Serialization overhead 。 此外，还会有 stream 格式的复制进出。

如果没有，目前推荐的使用 boost.asio 发送整数的方法是什么？

我会考虑使用原始数组/向量：

std::array<int32_t, 45> data;

boost::asio::async_write(socket_,
    boost::asio::buffer(data),
    ...);

当然，你必须迎合字节序。 Boost Endian 为您提供了多种方式。 在此处比较性能权衡： https://www.boost.org/doc/libs/1_80_0/libs/endian/doc/html/endian.html#overview_performance

这里最简单的想法是使用插入（未）对齐的算术类型：

std::array<boost::endian::big_int32_t, 45> data;

boost::asio::async_write(socket_,
    boost::asio::buffer(data),
    ...);

为了使示例更加逼真：

struct Message {
    boost::endian::big_uint32_t magic = 0xCAFEBABE;
    boost::endian::big_uint32_t length = 0;
    std::vector<boost::endian::big_uint32_t> data;

    std::array<boost::asio::const_buffer, 3> as_buffers() const {
         length = data.length(); // update leading length header field
         return {
               boost::asio::buffer(&magic, sizeof(magic)),
               boost::asio::buffer(&length, sizeof(length)),
               boost::asio::buffer(data),
         };
    }
};

现在您仍然可以：

 Message message;
 message.data = {1,2,3,4,5,6,7,8};

boost::asio::async_write(socket_,
    message.as_buffers(),
    ...);