关于网络编程中字节序转换优化的思考

       总所周知，不同系统平台间的内存访问字节序不同，有所谓big-endien和little-end两种。因此，为实现通用的通信程序，通常的做法是统一采用big-endian字节序作为网络标准字节序，到主机端根据情况进行转换，即使用ntoh*和hton*这两类宏或函数。

 

       然而，就效率方面来讲，对于同构的系统平台，这样做未免有些浪费。尤其是我们常见的x86平台，每次通信，发送端都要先把数据从little-endien转成big-endien，接收端再执行相反的过程转回来，相当于做了两次无用功。有时，即使对于异构平台，这些转换过程如果实现为函数调用也是浪费的。

 

       因此，考虑对同构平台作一些优化，我们可以采取非传统的思路。ACE的CDR_Stream就采用了这种设计思路进行优化，宏常量ACE_ENABLE_SWAP_ON_WRITE在编译时确定是否进行字节序转换，缺省是关闭的，即不进行转换。例如下面的代码：

ACE_CDR::Boolean ACE_OutputCDR::write_2 (const ACE_CDR::UShort *x) { char *buf = 0; if (this->adjust (ACE_CDR::SHORT_SIZE, buf) == 0) { #if !defined (ACE_ENABLE_SWAP_ON_WRITE) *reinterpret_cast<ACE_CDR::UShort*> (buf) = *x; return true; #else if (!this->do_byte_swap_) { *reinterpret_cast<ACE_CDR::UShort *> (buf) = *x; return true; } else { ACE_CDR::swap_2 (reinterpret_cast<const char*> (x), buf); return true; } #endif /* ACE_ENABLE_SWAP_ON_WRITE */ } return false; }

 

      当然，在保证能在异构平台件正常通信的前提下，字节序转换是必要的。不过即使这种情况，也有两种选择。一种当然是传统的方式，即将通信数据统一转为网络字节序；另一种是在发送数据时不进行字节序转换，而由发送方标明本身的字节序，仍然保持主机字节序在网络中传输，由接受端确定是否进行转换。这就涉及到一个字节序标识存放的问题。ACE经典教程《C++NPv1》给出的例子，是将字节序标识放在每个通信包头的第一个字节。这样做当然可以解决问题，不过也带来了额外的开销，就是每个包头中多了一个字节。

      采用标识字节序的方式优化，另一种效率更高的做法，就是在通信连接建立之初，标识和确定通信双方的字节序。我们可以在应用协议中约定：建立连接后发送的第一个数据包中，包含了网络字节序信息，以后的数据包都不包含这一信息。之所以能这么优化，是因为已知的系统平台都不会在运行时改变本机字节序，而且可预知的未来也会继续保持这一特性。

 

     优化往往会带来一些限制和复杂性，上述字节序转换的优化也如此，这要求各通信端都采用新的字节序标识协议。对于这一点，我们别忘了要考虑不同语言的实现。