[C++]打包传输结构体或大内存块的四种办法(完全版)
打包传输结构体或大内存块<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />
作者 郑昀
内容 |
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<?xml:namespace prefix = v ns = "urn:schemas-microsoft-com:vml" /><shapetype id="_x0000_t75" stroked="f" filled="f" path="m@4@5l@4@11@9@11@9@5xe" o:preferrelative="t" o:spt="75" coordsize="21600,21600"><stroke joinstyle="miter"></stroke><formulas><f eqn="if lineDrawn pixelLineWidth 0"></f><f eqn="sum @0 1 0"></f><f eqn="sum 0 0 @1"></f><f eqn="prod @2 1 2"></f><f eqn="prod @3 21600 pixelWidth"></f><f eqn="prod @3 21600 pixelHeight"></f><f eqn="sum @0 0 1"></f><f eqn="prod @6 1 2"></f><f eqn="prod @7 21600 pixelWidth"></f><f eqn="sum @8 21600 0"></f><f eqn="prod @7 21600 pixelHeight"></f><f eqn="sum @10 21600 0"></f></formulas><path o:connecttype="rect" gradientshapeok="t" o:extrusionok="f"></path><lock aspectratio="t" v:ext="edit"></lock></shapetype><shape id="_x0000_i1025" style="WIDTH: 49.5pt; HEIGHT: 6pt" alt="" type="#_x0000_t75"><imagedata src="file:///C:/DOCUME~1/zhengyun/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image001.png" o:href="mhtml:file://F:/CodesLife/IBMTech/痛苦的遗忘——给应用程序开发人员的几句忠告.mht!http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/i/c.gif"></imagedata></shape> |
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本文假定您熟悉 SAFEARRAY、C++、BOOST 和 MSMQ。
摘要：本文阐述了结构体/大内存块分布式传输时常用的四种打包方法，并演示了您如何利用这四种方法通过MSMQ发送/读取数据。
有时候我们需要远程传输各种结构体或者数据块，比如您通过MSMQ消息队列传递任意大小的结构体或者接口指针，那么如何打包传递呢？这实际上可以分解为一个普适问题：
如何把一个结构体(Structure Object)或者巨大内存块（比如5MB左右）打包为二进制数据流或者PROPVARIANT-compatible的类型？
本文介绍了四种传输方法：
一个BSTR；
一个SAFEARRAY；
boost::serialization；
IStream流。
本文还介绍了如何从MSMQ收发/解析这四种类型的数据。
BSTR的解法
BSTR的解法应该是这里面最简单的，也最容易理解的解法。
从BSTR定义 “一个 BSTR 是预先确定长度的 OLECHAR（每个 16 位）缓冲区” 看，BSTR并不等同于OLECHAR，它的前面还提供了4个字节，用于保留字符串的长度。BSTR真正指向第五个字节，也就是真正的OLECHAR串的开始处。
由此我们通常可以使用 BSTR 前缀来判断OLECHAR是多少个字节，它们并不会把数据解释为字符串，因此数据可以是具有嵌入空值(0x00)的二进制数据。这个特性正好为我们所用。
另外一个需要注意的问题是，我们要调用 SysStringByteLen 来获得 BSTR 中字节的数量，而不是单纯地计算Unicode字符的数量。
首先，我们给出一个要传输的类定义，它拥有几个常见类型的成员变量：
| class A { int i; unsigned int ui; long l;unsigned long ul; char szInt[MAX_PATH]; std::string strLong; public: A() : i(std::rand()), ui(std::rand()), l(std::rand()), ul(std::rand()) { std::stringstream ss; ss ss >> szInt; ss.clear(); ss ss >> strLong; } }; |
打包很容易：
| A aSend; BSTR bstrSend = SysAllocStringByteLen(NULL, sizeof(aSend)); LPBYTE pv = reinterpret_cast<byte>(bstrSend);<p></p></byte> CopyMemory(pv, (void *)&aSend, sizeof(aSend)); |
这里要解释一下MSMQ接收消息体的规则。智能指针IMSMQMessagePtr的Body属性接收_variant_t参数。所以如果我们想把类对象实例作为消息的Body写入MSMQ消息队列，我们需要事先转换为_variant_t，下面的代码就是做这种转换的：
| IMSMQMessagePtr spMsg("MSMQ.MSMQMessage"); CComBSTR bstrBody; bstrBody.AppendBSTR(pData); CComVariant varBody (bstrBody); spMsg->Body = varBody; hr = spMsg->Send(spQueue); |
就这样，消息发送到了MSMQ。
下面我们演示如何解包。
| A aRead; IMSMQMessagePtr pMsg; ReadMSMQMessage(spQueueRead, pMsg); UINT uiRead = SysStringByteLen(pMsg->Body.bstrVal); LPBYTE pvRead = reinterpret_cast<byte>(pMsg->Body.bstrVal);<p></p></byte> CopyMemory((void *)&aRead, pvRead, uiRead); |
新的类对象实例aRead的数据经过这样的解包，就得到了aSend的数据。
SAFEARRAY的解法
SAFEARRAY的解法较BSTR解法复杂了一点，不过就本质而言，它也是简单地把结构体复制到字节数组中。SAFEARRAY是一个带有边界信息的数组，它只是数组的描述，并不是数组本身，真正的数组内容存储在一个单独的内存块中，SAFEARRAY中的pvData指向这个内存块。
值得注意的是，这种方式一次只能打包65536字节以下的数据，这是由于
SafeArrayCreateVector的cElements定义所限制的：
| SAFEARRAY* SafeArrayCreateVector( VARTYPE vt, long lLbound, unsigned int cElements); |
我们通常会用SafeArrayCreateVector API创建一个单维SAFEARRAY，分配一个sizeof(DATA)大小的连续内存块，而这个函数的第三个参数是一个unsigned int类型，所以最大值就只能是65536了。
下面的代码演示如何打包类A，
| A aSend; _variant_t varBody; |
使用SafeArrayCreateVector API创建一个单维SAFEARRAY：
LPSAFEARRAY lpsa = SafeArrayCreateVector(VT_UI1, 0, Size); |
在你访问SAFEARRAY数据之前，你必须调用SafeArrayAccessData,该函数锁定数据并且返回一个指针。在这里，锁定数组意味着增加该数组的内部计数器:
| LPBYTE pbData = NULL; if (lpsa) hr = SafeArrayAccessData(lpsa, (void **)&pbData); |
将类对象实例的内存复制到pbData，并将varBody和我们的单维SAFEARRAY拉上关系：
| if (SUCCEEDED(hr)) { CopyMemory(pbData, (void *) &aSend, sizeof(*pData)); varBody.vt = VT_ARRAY|VT_UI1; varBody.parray = lpsa; } |
相应用来释放数据的函数是SafeArrayUnaccessData()，该功能释放该参数的计数：
| if (pbData) SafeArrayUnaccessData(varBody.parray); |
填写MSMQMessage的Body属性：
| IMSMQMessagePtr spMsg("MSMQ.MSMQMessage"); spMsg->Body = varBody; |
好了，我们可以把这个消息体发送到MSMQ了。
收到MSMQ消息，反解也是依样画葫芦，
| HRESULT ChangeVariant2Struct (_variant_t &var, A *DP) { SAFEARRAY* psa = var.parray; |
调用SafeArrayGetUBound和SafeArrayGetLBound得到SAFEARRAY的上下边界：
| long lBound; SafeArrayGetLBound(psa, 1, &lBound); long lUp; SafeArrayGetUBound(psa, 1, &lUp); DWORD dwSize = lUp - lBound + 1; if(dwSize return S_FALSE; |
从而计算出要复制的内存块的大小。
下面开始复制：
| void * tp; SafeArrayAccessData(psa, reinterpret_castvoid**>(&tp)); CopyMemory((LPVOID)DP, tp, dwSize); SafeArrayUnaccessData(psa); return S_OK; } |
下面演示如何调用上面定义的函数ChangeVariant2Struct，从消息Body属性中得到类A的实例：
| A aRead; ZeroMemory((PVOID)&aRead, sizeof(aRead)); hr = ChangeVariant2Struct(pIMQMsg->Body, &aRead); |
boost::serialization的解法
boost.<?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" /><chsdate year="1899" month="12" day="30" islunardate="False" isrocdate="False" w:st="on">1.32.0</chsdate>于<chsdate year="2004" month="11" day="19" islunardate="False" isrocdate="False" w:st="on"><span lang="EN-US" style="FONT-SIZE: 10.5pt; FONT-FAMILY: Arial; mso-bidi-font-size: 12.0pt">2004</span><span style="FONT-SIZE: 10.5pt; FONT-FAMILY: 宋体; mso-ascii-font-family: Arial; mso-bidi-font-size: 12.0pt; mso-hansi-font-family: Arial; mso-bidi-font-family: Arial">年</span><span lang="EN-US" style="FONT-SIZE: 10.5pt; FONT-FAMILY: Arial; mso-bidi-font-size: 12.0pt">11</span><span style="FONT-SIZE: 10.5pt; FONT-FAMILY: 宋体; mso-ascii-font-family: Arial; mso-bidi-font-size: 12.0pt; mso-hansi-font-family: Arial; mso-bidi-font-family: Arial">月</span><span lang="EN-US" style="FONT-SIZE: 10.5pt; FONT-FAMILY: Arial; mso-bidi-font-size: 12.0pt">19</span><span style="FONT-SIZE: 10.5pt; FONT-FAMILY: 宋体; mso-ascii-font-family: Arial; mso-bidi-font-size: 12.0pt; mso-hansi-font-family: Arial; mso-bidi-font-family: Arial">日</span></chsdate>发布，其中Robert Ramey的boost::serialization库可以将C++数据结构的任意集可逆地解构为一系列字节流。字节流的承载形式可以表现为：一个二进制数据的文件、文本数据、XML等。boost::serialization库完全是平台独立的。
我们借用它的一个例子来讲述我们的故事。首先你的类定义需要扩充：
| class A { friend class boost::serialization::access; templateclass Archive> void serialize(Archive & ar, const unsigned int /* version */){ ar & i & ui & l & ul & szBuf; } 。。。 }; |
由于C++没有reflection能力，无法动态查询对象内部信息以及对象所属类的信息，所以不但要加入一个友元，还需要用户介入serialize方法的具体细节。
另外我们还要借用boost_1_32_0/libs/serialization/example中提供的两个头文件：portable_binary_iarchive.hpp和portable_binary_oarchive.hpp。
之后的打包就简洁多了：
| std::stringstream ssSend; std::string strSend; { portable_binary_oarchive pboa(ssSend); pboa strSend = ssSend.str(); } |
ssSend里就承载着二进制数据流。除此之外，你还可以用
| A aFile; std::ofstream ofs(“filename.bin”); boost::archive::text_oarchive oa(ofs); oa |
直接将数据流序列化到二进制数据文件中，这也可以作为传输的介质。
为了把strSend发送到MSMQ，我们还需要：
| CComBSTR bstr; bstr.AppendBytes(strSend.c_str(),strSend.length()); CComVariant var(bstr); spMsg->Body = var; |
收到的MSMQ消息解包也很简单：
| A aRead; std::stringstream ssRead; ssRead portable_binary_iarchive pbia(ssRead); pbia >> aRead; |
这种boost::serialization解法好处就是优雅的语法和平台无关性。
IStream流的解法
当你有一块非常巨大的数据或者各种COM接口指针要传递给MSMQ队列时，而且你希望一次液压成型，那么把它打包IStream流也是一个很常用技巧，我也不多解释了。
总结
解法一、二和四依赖于Microsoft平台，而boost::serialization解法则仅依赖于ANSI C++标准的设施，很容易移植。
解法一和二只是简单地复制字节流，对于Deep Pointer的传输可能就要借助于boost::serialization解法了，它可以保存和恢复pointers，也可以保存和恢复pointer所指向的数据，甚至可以正确处理指向共享数据的pointers。
Disclaimers：
Programmer’s Blog List： |
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