[C#技术参考]Socket传输结构数据
最近在做一个机器人项目，要实时的接收机器人传回的坐标信息，并在客户端显示当前的地图和机器人的位置。当然坐标的回传是用的Socket，用的是C++的结构体表示的坐标信息。但是C#不能像C++那样很easy的把字节数组byte[]直接的转换成结构，来发送和接收。在C#中要多做一些工作。但是在C或者C++中这是一件很容易的事，只需要一个函数：
void *memcpy(void *dest, const void *src, size_t n);//从源src所指的内存地址的起始位置开始拷贝n个字节到目标dest所指的内存地址的起始位置中
下面来完成通过C#实现Socket传输结构数据。
1. 仿照C++的结构写出C#的结构体来：为了便于复用，把它放在一个单独类里面
public class SocketStruct
{
[Serializable]//指示可以序列化
[StructLayout(LayoutKind.Sequential, Pack = 1)]//按1字节对齐
public struct Operator
{
public ushort id;
[MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst = 11)]//大小11个字节
public char[] name;
[MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst = 9)]//大小9个字节
public char[] password;
//结构体的构造函数
public Operator(string _name, string _password)
{
this.id = 1000;
//string.PadRight(int length, char ch);
//把这个字符串扩充到11个字符的长度，在右边填充字符‘\0’
//达到的效果就是字符串左对齐，右边填充一些字符
this.name = _name.PadRight(11, '\0').ToCharArray();
this.password = _password.PadRight(9, '\0').ToCharArray();
}//构造函数
}//struct
}
2. 既然要接收C++发送过来的数据,就要注意C#和C++数据类型的对应关系:
C++与C#的数据类型对应关系表:
所以上面定义的整个结构的字节数是22个bytes.
注意区分上面的字节和字符。计算机存储容量基本单位是字节（Byte），8个二进制位组成1个字节，一个标准英文字母占一个字节位置，一个标准汉字占二个字节位置。字符是一种符号，同存储单位不是一回事，它是一种抽象的、逻辑的类型，与int等一样。byte是物理的单位。
对应的C++结构体是:
typedef struct
{
WORD id;
CHAR namep[11];
CHAR password[9];
}Operator;
3. 在发送数据时,要先把结果转换成字节数组，在接收到数据之后要把字节数组还原成原本的结构。具体的代码如下，为了便于复用，写成一个类：
public class BytesAndStruct
{
/// <summary>
/// 将结构转化为字节数组
/// </summary>
/// <param name="obj">结构对象</param>
/// <returns>字节数组</returns>
public static byte[] StructToBytes(object obj)
{
//得到结构体的大小
int size = Marshal.SizeOf(obj);
//分配结构体大小的内容空间
IntPtr structPtr = Marshal.AllocHGlobal(size);
//将结构体copy到分配好的内存空间
Marshal.StructureToPtr(obj, structPtr, false);
//创建byte数组
byte[] bytes = new byte[size];
//从内存空间拷贝到byte数组
Marshal.Copy(structPtr, bytes, 0, size);
//释放内存空间
Marshal.FreeHGlobal(structPtr);
//返回byte数组
return bytes;
}//StructToBytes
/// <summary>
/// byte数组转换为结构
/// </summary>
/// <param name="bytes">byte数组</param>
/// <param name="type">结构类型</param>
/// <returns>转换后的结构</returns>
public static object BytesToStruct(byte[] bytes, Type type)
{
//得到结构体的大小
int size = Marshal.SizeOf(type);
//byte数组的长度小于结构的大小，不能完全的初始化结构体
if (size > bytes.Length)
{
//返回空
return null;
}
//分配结构大小的内存空间
IntPtr structPtr = Marshal.AllocHGlobal(size);
//将byte数组拷贝到分配好的内存空间
Marshal.Copy(bytes, 0, structPtr, size);
//将内存空间转换为目标结构
object obj = Marshal.PtrToStructure(structPtr, type);
//释放内存空间
Marshal.FreeHGlobal(structPtr);
//返回结构
return obj;
}
}
这是个工具类，里面的方法都是静态的。
写一点注意的技巧：
在结构转换成字节数据的时候，要把结构的类型作为参数传递到函数中去，所以函数接收的参数是一个类型。这时用到了C#中的Type类。
C#中通过Type类可以访问任意数据类型信息。
1.获取给定类型的Type引用有3种方式：
a.使用typeof运算符，如Type t = typeof(int);
b.使用GetType()方法，如int i;Type t = i.GetType();
c.使用Type类的静态方法GetType()，如Type t =Type.GetType("System.Double");
2.Type的属性：
Name：数据类型名；
FullName：数据类型的完全限定名，包括命名空间；
Namespace：数据类型的命名空间；
BaseType：直接基本类型；
UnderlyingSystemType：映射类型；
3.Type的方法：
GetMethod()：返回一个方法的信息；
GetMethods()：返回所有方法的信息。
这里其实就是：
Type type = myOper.GetType();//其中myOper是一个结构
然后就能利用type做一些反射的操作了，我们这里只是用它得到结构的大小。
下面就是实际的操作使用：
在贴代码之前，先学习一个方法，我们能把字符串和字节数组很好的转换了，现在也能把结构体和字节数组转换了，但是字符数组和字符串怎么转换呢：
string 转换成 Char[]
string ss="abcdefg";
char[] cc=ss.ToCharArray();
Char[] 转换成string
string s=new string(cc);
先来看客户端代码：
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using System.Threading;
namespace ConsoleApplication7
{
class Program
{
private static byte[] buffer = new byte[1024];
static void Main(string[] args)
{
//设定服务器ip地址
IPAddress ip = IPAddress.Parse("127.0.0.1");
Socket clientSocket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
try
{
clientSocket.Connect(new IPEndPoint(ip, 8887));
Console.WriteLine("连接服务器成功");
}
catch(Exception ex)
{
Console.WriteLine("服务器连接失败，请按回车退出");
return;
}
//通过clientSocket接收数据
int receiveNumber = clientSocket.Receive(buffer);
byte[] receiveBytes = new byte[receiveNumber];
//利用Array的Copy方法，把buffer的有效数据放置到一个新的字节数组
Array.Copy(buffer, receiveBytes, receiveNumber);
//建立一个新的Operator类
SocketStruct.Operator myOper = new SocketStruct.Operator();
myOper = (SocketStruct.Operator)(BytesAndStruct.BytesToStruct(receiveBytes, myOper.GetType()));
string id = myOper.id.ToString();
string name = new string(myOper.name);
string password = new string(myOper.password);
Console.WriteLine("结构体收到：" + id + " " + name + " " + password );
//启动新的线程，给Server连续发送数据
Thread sendThread = new Thread(SendMessage);
//把线程设置为前台线程，不然Main退出了线程就会死亡
sendThread.IsBackground = false;
sendThread.Start(clientSocket);
Console.ReadKey();
}//Main
/// <summary>
/// 启动新的线程，发送数据
/// </summary>
/// <param name="clientSocket"></param>
private static void SendMessage(object clientSocket)
{
Socket sendSocket = (Socket)clientSocket;
//利用新线程，通过sendSocket发送数据
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
try
{
Thread.Sleep(1000);
string sendMessage = "client send Message Hellp" + DateTime.Now;
sendSocket.Send(Encoding.ASCII.GetBytes(sendMessage));
Console.WriteLine("向服务器发送消息：{0}", sendMessage);
}
catch (Exception ex)
{
sendSocket.Shutdown(SocketShutdown.Both);
sendSocket.Close();
//一旦出错，就结束循环
break;
}
}//for
}//SendMessage()
}//class
}
这里注意一下，我们的接收数据缓冲区一般都设置的要比实际接收的数据要大，所以会空出一部分。但是在把字节数组转换成结构的时候，要丢弃这些空白，所以按照接收到的字节的大小，重新new一个字节数字，并把有效数据拷贝进去。然后再转换成结构。
服务器代码：
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using System.Threading;
namespace ConsoleApplication6
{
class Program
{
//定义接收缓冲数组，端口号，监听socket
private static byte[] buffer = new byte[1024];
private static int port = 8887;
private static Socket serverSocket;
private static byte[] Message = BytesAndStruct.StructToBytes(new SocketStruct.Operator("stemon", "@xiao"));
static void Main(string[] args)
{
//服务器IP地址
IPAddress ip = IPAddress.Parse("127.0.0.1");
serverSocket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
serverSocket.Bind(new IPEndPoint(ip, port));//绑定IP地址：端口
serverSocket.Listen(10);//设定最多10个连接请求排队
Console.WriteLine("监听：" + serverSocket.LocalEndPoint.ToString());
//建立线程监听client连接请求
Thread myThread = new Thread(ListenClientConnection);
//myThread.IsBackground = true;
myThread.Start();
}//Main()
/// <summary>
/// 新线程：监听客户端连接
/// </summary>
private static void ListenClientConnection()
{
while (true)
{
Socket clientSocket = serverSocket.Accept();
//把转换好的字节数组发送出去
clientSocket.Send(Message);
//没接收到一个连接，启动新线程接收数据
Thread receiveThread = new Thread(ReceiveMessage);
receiveThread.Start(clientSocket);
}//while
}//ListenClientConnection()
/// <summary>
/// 接收数据消息
/// </summary>
/// <param name="clientSocket">监听socket生成的普通通信socket</param>
private static void ReceiveMessage(object clientSocket)
{
Socket myClientSocket = (Socket)clientSocket;
while (true)
{
try
{
//通过myClientSocket接收数据
int receiveNumber = myClientSocket.Receive(buffer);
Console.WriteLine("接收客户端{0}消息{1}", myClientSocket.RemoteEndPoint.ToString(), Encoding.ASCII.GetString(buffer, 0, receiveNumber));
}
catch(Exception ex)
{
Console.WriteLine(ex.Message);
//关闭所有的Socket连接功能Receive、Send、Both
myClientSocket.Shutdown(SocketShutdown.Both);
myClientSocket.Close();
break;
}
}//while
}//ReceiveMessage()
}//class
}
这个程序代码的不好之处在于没有很好的处理好socket的关闭。不过这不是重点。
重点是实现C#中发送结构体数据。