字节序大小端问题

字节序的问题

字节序问题，通常被称为大小端问题（Endianess），涉及到数据在计算机内存中的存储方式，尤其是多字节值（如整数、浮点数）的存储顺序。这个问题在不同架构的计算机系统中尤为重要，因为它会影响数据的解释和处理。主要有两种类型的字节序：

1. 大端序（Big Endian）：在这种方式下，多字节值的最高有效字节（MSB）存储在最低的内存地址，随后是次高有效字节，以此类推。例如，数值 0x12345678 在内存中会被存储为 12 34 56 78（地址由低到高排列）。
2. 小端序（Little Endian）：与大端序相反，小端序将多字节值的最低有效字节（LSB）存储在最低的内存地址。同样的数值 0x12345678 在小端序系统中将被存储为 78 56 34 12。

字节序问题在跨平台数据交换时尤为重要。如果两个交流数据的系统采用不同的字节序，没有适当的转换，数据可能会被错误地解释，导致问题。例如，在网络编程中，通常采用大端序（网络字节序），因此在数据发送和接收时，可能需要在小端序和大端序之间进行转换。

产生问题的原因：

在网络通信中，如果数字（如整数或浮点数）的字节序没有从发送方的主机序转换为统一的网络字节序（大端序），那么接收方可能无法正确解释接收到的数据。这是因为不同的计算机架构可能采用不同的字节序，导致相同的数字在不同系统上的内存表示不同

如何区分本机字节序

#include <iostream>
using namespace std;
// 判断当前系统的字节序是大端序还是小端序
bool is_big_endian() {
	int num = 1;
	if (*(char*)&num == 1) {
		// 当前系统为小端序
		return false;
	} else {
		// 当前系统为大端序
		return true;
	}
}
int main() {
	int num = 0x12345678;
	char* p = (char*)&num;
	cout << "原始数据：" << hex << num << endl;
	if (is_big_endian()) {
		cout << "当前系统为大端序" << endl;
		cout << "字节序为：";
		for (int i = 0; i < sizeof(num); i++) {
			cout << hex << (int)*(p + i) << " ";
		}
		cout << endl;
	} else {
		cout << "当前系统为小端序" << endl;
		cout << "字节序为：";
		for (int i = sizeof(num) - 1; i >= 0; i--) {
			cout << hex << (int)*(p + i) << " ";
		}
		cout << endl;
	}
	return 0;
}

服务器使用网络字节序

为保证字节序一致性，网络传输使用网络字节序，也就是大端模式。

可以使用
boost::asio::detail::socket_ops::host_to_network_long() 和 boost::asio::detail::socket_ops::host_to_network_short() 函数

将主机字节序转换为网络字节序。

#include <boost/asio.hpp>
#include <iostream>
int main()
{
    uint32_t host_long_value = 0x12345678;
    uint16_t host_short_value = 0x5678;
    uint32_t network_long_value = boost::asio::detail::socket_ops::host_to_network_long(host_long_value);
    uint16_t network_short_value = boost::asio::detail::socket_ops::host_to_network_short(host_short_value);
    std::cout << "Host long value: 0x" << std::hex << host_long_value << std::endl;
    std::cout << "Network long value: 0x" << std::hex << network_long_value << std::endl;
    std::cout << "Host short value: 0x" << std::hex << host_short_value << std::endl;
    std::cout << "Network short value: 0x" << std::hex << network_short_value << std::endl;
    return 0;
}

输出结果：

Host long value: 0x12345678
Network long value: 0x78563412
Host short value: 0x5678
Network short value: 0x7856

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注意：在使用这些函数时，应该确保输入参数和返回结果都是无符号整数类型，否则可能会出现错误。

服务器发送数据时，将数据长度转化为网络字节序，
在接收数据时，将长度转为本机字节序。

将网络字节序转换为主机字节序。

short data_len = 0;
memcpy(&data_len, _recv_head_node->_data, HEAD_LENGTH);
//网络字节序转化为本地字节序
data_len=boost::asio::detail::socket_ops::network_to_host_short(data_len);
cout << "data_len is " << data_len << endl;

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消息队列控制

发送时我们会将发送的消息放入队列里以保证发送的时序性，每个session都有一个发送队列，因为有的时候发送的频率过高会导致队列增大，所以要对队列的大小做限制，当队列大于指定数量的长度时，就丢弃要发送的数据包，以保证消息的快速收发。

void CSession::Send(char* msg, int max_length) {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(_send_lock);
    int send_que_size = _send_que.size();
    
    //如果大于"队列size允许的容量",则不允许发送
    if (send_que_size > MAX_SENDQUE) {
        cout << "session: " << _uuid << " send que fulled, size is " << MAX_SENDQUE << endl;
        return;
    }
    _send_que.push(make_shared<MsgNode>(msg, max_length));
    if (send_que_size>0) {
        return;
    }
    auto& msgnode = _send_que.front();
    boost::asio::async_write(_socket, boost::asio::buffer(msgnode->_data, msgnode->_total_len), 
        std::bind(&CSession::HandleWrite, this, std::placeholders::_1, SharedSelf()));
}

总结

字节序问题的解决需要程序员显示的调用函数，asio不会自动帮我们实现