使用 recv() 確定數據包大小的最佳方法是什么？

Question

一般而言，對套接字編程和 C 非常陌生。 我正在嘗試編寫一個基本程序來在兩台機器之間發送和接收數據。 我知道recv不會立即獲取您的所有數據——您基本上必須循環它，直到它讀取了整個消息。

代替只是在兩台機器上設置限制，我在客戶端創建了一個簡單的Message結構：

struct Message {
    size_t length;
    char contents[1024 - sizeof(size_t)];
} message; 
message.length = sizeof(struct Message);
message.contents = information_i_want_to_send;

當它到達服務器時，我已將recv讀入緩沖區： received = recv(ioSock, &buffer, 1024, 0) （巧合的是它與我的 Message 結構的大小相同——但假設它不是......） .

然后我像這樣從緩沖區中提取Message.length ：

size_t messagelength;
messagelength = *((size_t *) &buffer);

然后我在received < messagelength時將recv循環到緩沖區中。 這有效，但我不禁覺得它真的很丑，而且感覺很糟糕。 （特別是如果第一個recv調用讀取的值小於sizeof(size_t)或者機器是不同的位架構，在這種情況下 size_t 轉換將不起作用..）。 有一個更好的方法嗎？

Answer 1

你有一個固定大小的消息，所以你可以使用這樣的東西：

#include <errno.h>
#include <limits.h>

// Returns the number of bytes read.
// EOF was reached if the number of bytes read is less than requested.
// On error, returns -1 and sets errno.
ssize_t recv_fixed_amount(int sockfd, char *buf, size_t size) {
   if (size > SSIZE_MAX) {
      errno = EINVAL;
      return -1;
   }

   ssize_t bytes_read = 0;
   while (size > 0) {
      ssize_t rv = recv(sockfd, buf, size, 0); 
      if (rv < 0)
         return -1;
      if (rv == 0)
         return bytes_read;

      size -= rv;
      bytes_read += rv;
      buf += rv;
   }

   return bytes_read;
}

它將被使用這樣的東西：

typedef struct {
   uint32_t length;
   char contents[1020];
} Message;

Message message;

ssize_t bytes_read = recv_fixed_amount(sockfd, &(message.length), sizeof(message.length));
if (bytes_read == 0) {
   printf("EOF reached\n");
   exit(EXIT_SUCCESS);
}

if (bytes_read < 0) {
   perror("recv");
   exit(EXIT_FAILURE);
}

if (bytes_read != sizeof(message.length)) {
   fprintf(stderr, "recv: Premature EOF.\n");
   exit(EXIT_FAILURE);
}

bytes_read = recv_fixed_amount(sockfd, &(message.content), sizeof(message.content));
if (bytes_read < 0) {
   perror("recv");
   exit(EXIT_FAILURE);
}

if (bytes_read != msg_size) {
   fprintf(stderr, "recv: Premature EOF.\n");
   exit(EXIT_FAILURE);
}

筆記：

• size_t不會在任何地方都一樣，所以我切換到uint32_t 。

• 我獨立讀取字段，因為結構內的填充可能因實現而異。 他們也需要以這種方式發送。

• 接收者用來message.length的信息填充message.length ，但實際上並沒有使用它。

• 惡意或有問題的發件人可能會為message.length提供一個太大的值，如果它不驗證它會使接收器崩潰（或更糟）。 contents 。 如果這是預期的，它可能不會以 NUL 終止。

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但是如果長度不固定呢？ 然后發送者需要以某種方式傳達讀者需要閱讀多少。 一種常見的方法是長度前綴。

typedef struct {
   uint32_t length;
   char contents[];
} Message;

uint32_t contents_size;
ssize_t bytes_read = recv_fixed_amount(sockfd, &contents_size, sizeof(contents_size));
if (bytes_read == 0) {
   printf("EOF reached\n");
   exit(EXIT_SUCCESS);
}

if (bytes_read < 0) {
   perror("recv");
   exit(EXIT_FAILURE);
}

if (bytes_read != sizeof(contents_size)) {
   fprintf(stderr, "recv: Premature EOF.\n");
   exit(EXIT_FAILURE);
}

Message *message = malloc(sizeof(Message)+contents_size);
if (!message) {
   perror("malloc");
   exit(EXIT_FAILURE);
}

message->length = contents_size;

bytes_read = recv_fixed_amount(sockfd, &(message->contents), contents_size);
if (bytes_read < 0) {
   perror("recv");
   exit(EXIT_FAILURE);
}

if (bytes_read != contents_size) {
   fprintf(stderr, "recv: Premature EOF.\n");
   exit(EXIT_FAILURE);
}

筆記：

• message->length包含message->contents的大小而不是結構的大小。 這更有用。

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另一種方法是使用哨兵值。 這是一個告訴讀者消息結束的值。 這就是終止 C 字符串的 NUL。 這更復雜，因為您不知道提前閱讀多少。 逐字節讀取成本太高，因此通常使用緩沖區。

 while (1) {
     extend_buffer_if_necessary();
     recv_into_buffer();
     while (buffer_contains_a_sentinel()) {
        // This also shifts the remainder of the buffer's contents.
        extract_contents_of_buffer_up_to_sentinel();
        process_extracted_message();      
     }
 }

使用哨兵值的優點是不需要提前知道消息的長度（因此發送者可以在完全創建之前開始發送它。）

缺點與 C 字符串相同：消息不能包含標記值，除非使用某種形式的轉義機制。 在這與閱讀器的復雜性之間，您可以看到為什么長度前綴通常比標記值更受歡迎。 :)

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最后，對於要在完全創建之前開始發送的大消息，有一個比哨兵值更好的解決方案：長度前綴塊的序列。 一直讀取塊，直到遇到大小為 0 的塊，表示結束。

HTTP 支持長度前綴消息（以Content-Length: <length> header 的形式）和這種方法（以Transfer-Encoding: chunked header 的形式）。

Answer 2

有兩種方法可以做到這一點......

1.) 使用二進制同步協議。 （使用 STX - 文本開始和 ETX - 文本結束）用於識別文本開始和結束。

2.) 在 Data 的開頭附加正在發送的數據的字節數。 套接字將讀取這些字節數並獲取要從套接字接收的字節數。 然后讀取所有數據並獲取所需的數據量。

嗯……好像很難……？？ 讓我給你舉個例子。

需要發送的實際數據：ABCDEFGHIJ

新數據格式：0010ABCDEFGHIJ

服務器端需要的數據：ABCDE

recv 函數將讀取前 4 個字節以獲取實際數據的字節數（在循環中直到獲得 4 個字節）：

int received1= recv(ioSock, recvbuf, 4, 0);

根據上述情況，'recvbuf' 將 0010 轉換為整數將給出值 '10'，它可以存儲在某個整數變量中。 所以我們有：

int toReadVal = 10

現在我們只需要在下一次 recv 調用中讀取這 10 位數字：

int received= recv(ioSock, recvbuf1, toReadVal, 0);

最后，我們將 recvbuf1 的值設為 ABCDEFGHIG。 現在您可以根據您的要求截斷該值。