在C ++中创建和使用跨平台结构

Question

我正在编写一个具有网络功能的跨平台游戏（使用SFML和RakNet ），我已经到了我已经在我的Ubuntu服务器上编译服务器并让我的Mac上运行客户端的地步。 所有的开发都在我的Mac上完成，所以我最初一直在测试服务器，它运行良好。

我正在通过网络发送struct ，然后简单地将它们从char *转换回（例如） inet::PlayerAdded 。 现在这一直很好（大部分），但我的问题是：这总是有效吗？ 这似乎是一种非常脆弱的方法。 例如，即使在其他平台上，结构体的布局也一样吗？ 你会推荐什么？

#pragma pack(push, 1)
struct Player
{
    int dir[2];
    int left;
    float depth;
    float elevation;
    float velocity[2];
    char character[50];
    char username[50];
};

// I have been added to the game and my ID is back
struct PlayerAdded: Packet
{
    id_type id;
    Player player;
};
#pragma pack(pop)

Answer 1

如果（除其他事项外）您尝试从little-endian机器到big-endian机器执行此操作，这将无效，因为正确的int表示将在两者之间反转。

如果您的结构的对齐或包装在不同机器之间发生变化，这也可能会失败。 如果你有一些64位机器而一些是32位机器怎么办？

您需要使用适当的便携式序列化库，如Boost.Serialization或Google Protocol Buffers，以确保您拥有可以独立于硬件成功解码的有线协议（也称为可传输数据格式）。

关于Protocol Buffers的好处是，您可以使用与protobuf流兼容的ZLIB兼容流透明地压缩数据。 我实际上做到了这一点，效果很好。 我想其他装饰器流可以以类似的方式使用，以根据需要增强或优化您的基本线程协议。

Answer 2

像许多其他答案一样，如果可以避免，我建议不要发送原始二进制数据。 像Boost serial或Google Protobuf这样的东西可以在没有太多开销的情况下做得很好。

但是你当然可以创建跨平台的二进制结构，它始终是完成的，并且是一种非常有效的数据交换方式。 在该数据上分层“结构”是有道理的。 但是你必须非常小心布局，幸运的是大多数编译器为你提供了很多选择。 “打包”就是这样一种选择，并且需要处理很多。

您还需要注意数据大小。 简单包括stdint.h并使用固定大小的类型，如uint32_t 。 请注意浮点值，因为并非所有体系结构都将共享相同的值，因为它们可能会执行32位浮点数。 同样对于endianess，大多数架构都会使用相同的，如果不是，你可以简单地在不同的客户端上翻转它。

Answer 3

答案“......甚至在其他平台上也是如此......”通常都没有。 即使解决了诸如不同CPU和/或不同字节顺序之类的问题，也是如此。

不同的操作系统（即使在相同的硬件平台上）可能使用不同的数据表示; 这通常被称为“平台ABI”，它在例如32位/ 64位Windows，32位/ 64位Linux，MacOSX之间有所不同。

'#pragma pack'只有一半，因为超出对齐限制可能会有数据类型大小差异。 例如，64位Windows上的“long”为32位，而Linux和MacOSX上为64位。

也就是说，问题显然不是新的，并且已经在过去得到解决 - 远程过程调用标准（RPC）包含如何以独立于平台的方式定义数据结构以及如何编码/解码“缓冲区”的机制代表这些结构。 它被称为“XDR”（外部数据表示）。 请参阅RFC1832。 随着编程的进行，这个轮子已经多次重新发明; 无论你转换为XML，使用XDR做低级别的工作，使用google :: protobuf，boost或Qt :: Variant，还有很多可供选择。

在纯粹的实现方面：对于简单，假设“unsigned int”在32位边界处是32位对齐的; 如果您可以将所有数据编码为32位值的数组，那么您必须处理的唯一外部化问题是字节序。