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c++如何实现简单的RPC远程调用框架_c++ 序列化与Socket网络传输整合【指南】

裘德小鎮的故事

裘德小鎮的故事

发布时间:2025-12-26 16:30:45

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来源于php中文网

原创

不能直接用 std::string 传结构体,因结构体含指针、虚表、对齐差异、大小端不一致,需序列化为跨平台中间格式(如 Protobuf);手写协议须用固定宽类型、长度前缀字符串、magic+version 校验。

c++如何实现简单的rpc远程调用框架_c++ 序列化与socket网络传输整合【指南】

为什么不能直接用 std::string 传结构体

很多初学者尝试把 C++ 结构体对象直接 reinterpret_cast 发给 socket,结果在另一端读出来全是乱码或崩溃。这不是传输问题,而是序列化缺失:结构体可能含指针、虚函数表、字节对齐差异、平台大小端不一致。二进制内存布局 ≠ 可跨进程/跨机器传输的数据格式。必须先转成与语言、平台、编译器无关的中间表示,比如 Protocol Buffers 的 .proto 编码,或手写紧凑二进制协议。

protobuf + socket 实现最小 RPC 调用流程

跳过所有框架封装,只保留最核心三步:序列化请求 → 发送 → 反序列化响应。关键不是“怎么写服务端”,而是“怎么让调用看起来像本地函数”。例如定义一个 CalculateRequestCalculateResponse,客户端填好字段,发过去,等回包解析。

  • 先写 calc.proto,用 protoc --cpp_out=. calc.proto 生成 calc.pb.hcalc.pb.cc
  • 客户端构造 CalculateRequest req,调用 req.SerializeAsString() 得到 std::string 字节流
  • 发送前加 4 字节小端长度头(htonl(len)),避免粘包;服务端先 recv 4 字节,再按长度 recv 完整 body
  • 服务端用 CalculateRequest::ParseFromString() 解析,计算后填 CalculateResponse 并同样带长度头返回
// 示例:发送带长度头的 protobuf 消息
void send_protobuf(int sock, const google::protobuf::Message& msg) {
    std::string data;
    msg.SerializeToString(&data);
    uint32_t len = htonl(data.size());
    send(sock, (char*)&len, 4, 0);
    send(sock, data.c_str(), data.size(), 0);
}

std::memcpy 直接拷贝结构体的风险点

即使你确认两端结构体定义完全一致、用相同编译器和 ABI,仍可能出错:

  • #pragma pack(1) 忘了加,导致 struct 在 x86_64 上默认 8 字节对齐,但网络字节流是紧凑排列
  • 成员含 std::stringstd::vector —— 它们内部是堆地址,memcpy 只复制指针,对方解包即野指针
  • Windows vs Linux 下 time_t 是 4 字节还是 8 字节?long 在不同平台宽度不同
  • 没有版本兼容机制:v1 协议加了个字段,v2 客户端发过来,v1 服务端反序列化失败或静默截断

不用第三方库时,手写二进制协议要注意什么

如果坚持不用 protobuf、capnproto 等,至少保证以下底线:

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  • 所有整数字段显式用固定宽类型:int32_tuint64_t,绝不用 intsize_t
  • 字符串统一用“长度前缀 + UTF-8 字节”方式编码,长度本身用 uint16_t(小端)
  • 每个消息开头放 1 字节 magic number(如 0xCA)和 1 字节 version,便于快速识别非法数据或协议升级
  • 接收端必须做完整校验:magic 正确 → version 支持 → 长度在合理范围(防放大攻击)→ 实际 recv 字节数匹配

RPC 不是拼功能,是控边界。真正难的从来不是“怎么调通”,而是“对方进程崩溃、网络中断、序列化失败、字段被删”时,你的调用逻辑是否不崩、可诊断、能降级。

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