从C访问网络数据包中未对齐数据的安全、高效方法

为了避免这种情况下的对齐问题,请作为 unsigned char * . 所以:

unsigned char *p;
//...
uint16_t id = p[0] | (p[1] << 8);
p += 2;

上面的例子假设了“小端”数据布局,在多字节数中,最低有效字节排在第一位。

您应该有函数(如果您使用的语言支持这些特性,则为内联函数和/或模板函数),这些函数将读取可能未对齐的数据并返回您感兴趣的数据类型。类似于:

uint16_t unaligned_uint16( void* p)
{
    // this assumes big-endian values in data stream
    //  (which is common, but not universal in network
    //  communications) - this may or may not be 
    //  appropriate in your case

    unsigned char* pByte = (unsigned char*) p;

    uint16_t val = (pByte[0] << 8) | pByte[1];

    return val;
}

简单的方法是手动重建 uint16_t s、 以牺牲速度为代价:

uint8_t *packet = ...;
uint16_t fieldID = (packet[0] << 8) | packet[1];  // assumes big-endian host order
uint16_t length = (packet[2] << 8) | packet[2];
uint8_t *data = packet + 4;
packet += 4 + length;

如果你的处理器支持它,你可以输入pun或使用union(但是要注意 strict aliasing ).

uint16_t fieldID = htons(*(uint16_t *)packet);
uint16_t length = htons(*(uint16_t *)(packet + 2));

请注意,不总是支持未对齐的访问(例如,它们可能会生成某种类型的错误),在其他体系结构上,也支持它们,但会有性能损失。

如果数据包未对齐,则始终可以将其复制到静态缓冲区中,然后读取:

static char static_buffer[65540];
memcpy(static_buffer, packet, packet_size);  // make sure packet_size <= 65540
uint16_t fieldId = htons(*(uint16_t *)static_buffer);
uint16_t length = htons(*(uint16_t *)(static_buffer + 2));

就我个人而言,我会选择1号,因为它是最便携的。

如果通过一个字节指针,对齐总是很好的,尽管可能不是超级高效的。

抛开尾数问题不谈,您可以将“real”字节指针存储到您想要/需要的、正确对齐的任何内容中,这样就可以了。

(这是因为生成的代码将以字节的形式加载/存储数据,这是对齐安全的)。当生成的程序集有以错误的方式加载和存储16/32/64位内存的指令时,它就会崩溃。