一种通用的树形二进制协议描述方法与处理算法

时间：2015-08-09 07:16:31 阅读：221 评论：0 收藏：0 [点我收藏+]

概述：
本方法定义了一种数据结构，可用于描述任意的树形二进制协议，并配合一个特定的处理算法，可实现一种通用的，由该种树形二进制协议定义的比特流解析与填充的处理，该数据结构的定义如下：

/* 以下结构用于定义一个协议节点的描述信息。 */
struct _proto_info;
typedef struct _proto_des {
    const char *              name; /* 用于描述一个协议节点的名称。 */

    size_t                    staticSize; /* 用于描述一个协议节点的大小，单位是比特，对于可变长编码（如UTF8）的协议节点，或长度不固定的复合型（即由子协议组成的）协议节点，该值为0。 */

    uint32_t                  isCondition; /* 用于描述该协议节点是否为另一个或多个协议节点的条件节点（如定义长度或标记位的协议节点），如果是，则该值为相关协议节点的个数，因此该值的类型为整型而非布尔型。 */

    const struct _proto_des * condition; /* 用于描述该协议节点是否与一个条件节点相关，如果是，则该指针指向其条件节点的描述。 */

    list_obj                  subDesList; /* 用于记录该协议节点的所有下级子协议节点，该值的类型可以是任意集合类型，本实现采用的是list。 */

    size_t (*SizeInBit) (const struct _proto_info * protoInfo); /* 一个可适配的，计算该协议节点大小的函数，单位为比特，用于计算可变长编码或长度不固定的复合型（即该协议节点的 staticSize 为 0 的）协议节点的大小，当该协议节点的 staticSize 不为 0 时则返回 staticSize 的值。 */

    size_t (*Length)    (const struct _proto_info * protoInfo); /* 一个可适配的，计算该协议节点长度（即个数）的函数，当该函数返回值为 0 时，即表示该协议节点不存在（此时，该协议节点必然与一个条件节点相关，且它的条件节点的值不满足该协议节点的存在条件）。 */

    size_t (*TotalSize) (const struct _proto_info * protoInfo); /* 一个可适配的，计算该协议节点总大小的函数，单位为比特，若该协议节点的 staticSize 不为 0，则简单返回该协议节点的 staticSize 乘以该协议节点的 Length 函数的返回值，否则，逐个的累加该协议节点的 SizeInBit 函数的返回值，累加的次数由该协议节点的 Length 函数的返回值指定。 */
} proto_des;

/* 以下结构用于定义某段比特流的具体含义。 */
typedef struct _proto_info {
    const proto_des * protoDes; /* 该段比特流对应的协议描述。 */

    uint8_t * buffer; /* 该段比特流对应的缓冲区起始地址。 */
    offset_t itemNum;    /* 该段比特流对应的协议描述的下标（即，当对应 protoDes 的 Length 函数返回值大于0时，该值指示了这段比特流的编号），从 0 开始。 */
    offset_t dataOffset; /* 该段比特流的数据偏移位，单位为比特。 */
    offset_t condOffset; /* 该段比特流的条件段（即，当对应 protoDes 的 condition 不为 0 时，该 condition 对应的比特段）的偏移位，单位为比特。 */
    node_t    subDesNode; /* 用于协议描述树的编历，禁止直接访问。 */
    offset_t subItemNum; /* 用于协议描述树的编历，禁止直接访问。 */
} proto_info;

处理比特流的算法：
1）使用 proto_des 定义目标二进制协议的协议描述树；
2）定义以下的数据结构用于回溯条件段：
typedef struct {
    const proto_des * protoDes; /* 该条件段对应的协议描述，该协议描述的 isCondition 的值必然大于 0。*/
    offset_t          dataOffset; /* 该条件段的数据偏移位。 */
    size_t            refCount; /* 该条件段的引用计数。 */
} cond_proto_info;
3）定义以下的数据结构用于记录处理过程中的上下文：
typedef struct {
    uint8_t * dataBuf; /* 待处理比特流的缓冲区地址。 */
    size_t    dataSize; /* 待处理比特流的缓冲区大小。 */
    offset_t dataOffset; /* 当前待处理数据的偏移位，初始值为 0。 */
    list_obj condBacktrace; /* 条件段的集合，该集合中的每一个元素都为步骤2定义的数据结构，本实现采用的集合类型为 list。 */
    list_obj protoInfoStack; /* 缓存 proto_info 的栈，本实现采用的栈类型为 list。 */
} protocol_parser_ctx;
4）定义以下的函数用于从一个 proto_info 的实例中创建一个步骤2）定义的 cond_proto_info 的实例，并压入步骤3）定义的上下文中的 condBacktrace：
static void condition_backtrace_set(
    list_obj * backtrace, const proto_info * protoInfo)
{
    cond_proto_info_obj condObj = {0};

    if ( operator_new(&cond_proto_info_des, &condObj) ) {
        cond_proto_info * condInfo = (cond_proto_info *) condObj._ctx;

        condInfo->protoDes   = protoInfo->protoDes;
        condInfo->dataOffset = protoInfo->dataOffset;
        condInfo->refCount   = 0;
        backtrace->_cls->PushFront(backtrace->_ctx, &condObj);
    }
}
5）定义以下的函数用于从步骤3）定义的上下文中的 condBacktrace 中查找条件段的偏移位，并且删除无用的元素：
static offset_t condition_backtrace_get(
    list_obj * backtrace, const proto_des * protoDes, bool ref)
{
    if ( backtrace->_cls->GetItemCount(backtrace->_ctx) ) {
        node_t condNode = backtrace->_cls->GetItem(backtrace->_ctx, 0);
        cond_proto_info * condInfo = 0;
        cond_proto_info_obj condObj = {0};

        do {
            backtrace->_cls->GetItemValue(condNode, &condObj);
            condInfo = (cond_proto_info *) condObj._ctx;
            if (condInfo->protoDes == protoDes) {
                offset_t condOffset = condInfo->dataOffset;

                if (ref) {
                    if ( protoDes->isCondition == ++(condInfo->refCount) ) {
                        backtrace->_cls->SwapAndDropItem(
                            backtrace->_ctx, condNode
                        );
                    }
                }
                return condOffset;
            }
            condNode = backtrace->_cls->GetItem(backtrace->_ctx, condNode);
        } while (condNode);
    }
    return 0;
}
6）定义以下的函数用于初始化一个 proto_info 的实例：
static const proto_des * protocol_parser_set_proto_info(
    protocol_parser_ctx * ctx,
    proto_info *          protoInfo,
    proto_des_obj *       protoDesObj,
    offset_t              itemNum,
    bool                  refCond)
{
    proto_des * protoDes = (proto_des *) protoDesObj->_ctx;

    protoInfo->protoDes   = protoDes;
    protoInfo->buffer     = ctx->dataBuf;
    protoInfo->itemNum    = itemNum;
    protoInfo->dataOffset = ctx->dataOffset;
    if (protoDes->condition) {
        protoInfo->condOffset = condition_backtrace_get(
            &ctx->condBacktrace, protoDes->condition, refCond
        );
    }
    else
        protoInfo->condOffset = 0;
    return protoDes;
}
7）定义以下的函数用于创建 proto_info 的实例，并压入步骤3）定义的上下文中的 protoInfoStack （若过程中的 proto_info 实例的协议节点是一个条件协议节点，则会执行步骤4）定义的函数）：
static void protocol_parser_push_proto_des(
    protocol_parser_ctx * ctx, proto_des_obj * protoDesObj, offset_t itemNum)
{
    proto_des_obj desObj = *protoDesObj;
    proto_info_obj protoObj = {0};
    proto_info * protoInfo = 0;
    const proto_des * protoDes = 0;
    do {
        if ( !operator_new(&proto_info_des, &protoObj) )
            break;
        if (protoInfo) {
            itemNum = 0; /* protoInfo->subItemNum is always 0, so set itemNum
                            to 0 instead of protoInfo->subItemNum. */
            protoInfo->subDesNode = protoDes->subDesList._cls->GetItem(
                protoDes->subDesList._ctx, 0
            );
            protoDes->subDesList._cls->GetItemValue(
                protoInfo->subDesNode, &desObj
            );
        }
        protoInfo = (proto_info *) protoObj._ctx;
        protoDes = protocol_parser_set_proto_info(
            ctx, protoInfo, &desObj, itemNum, REF_CONDITION
        );
        if (protoDes->isCondition)
            condition_backtrace_set(&ctx->condBacktrace, protoInfo);
        ctx->protoInfoStack._cls->PushFront(
            ctx->protoInfoStack._ctx, &protoObj
        );
    } while ( protoDes->subDesList._cls->GetItemCount(
        protoDes->subDesList._ctx
    ) );
}
8）定义以下的函数用于初始化步骤3）定义的上下文：
static void protocol_parser_reset(protocol_parser_ctx * ctx) {
    ctx->dataOffset = 0;
    ctx->condBacktrace._cls->Clear(ctx->condBacktrace._ctx);
    ctx->protoInfoStack._cls->Clear(ctx->protoInfoStack._ctx);
}
static bool protocol_parser_begin_parse(
    ctx_t ctx, uint8_t * buffer, size_t bufSize, proto_des_obj * protoDesObj)
{
    if (ctx && buffer && bufSize && protoDesObj &&
        protoDesObj->_cls && protoDesObj->_ctx)
    {
        protocol_parser_ctx * parserCtx = (protocol_parser_ctx *) ctx;
        parserCtx->dataBuf = buffer;
        parserCtx->dataSize = bufSize;
        protocol_parser_reset(parserCtx);
        protocol_parser_push_proto_des(parserCtx, protoDesObj, 0);
        return true;
    }
    return false;
}
9）定义以下的函数用于从步骤3）定义的上下文中解析出一个 proto_info 的实例：
static bool protocol_parser_parse(ctx_t ctx, proto_info * out_protoInfo) {
    if (ctx) {
        protocol_parser_ctx * parserCtx = (protocol_parser_ctx *) ctx;
        list_obj * protoInfoStack = &(parserCtx->protoInfoStack);
        node_t protoNode = protoInfoStack->_cls->GetItem(
            protoInfoStack->_ctx, 0
        );
        if (protoNode) {
            proto_info * protoInfo = 0;
            const proto_des * protoDes = 0;
            proto_info_obj protoObj = {0};
            proto_des_obj subDesObj = {0};
            proto_info subProtoInfo = {0};
            const proto_des * subDes = 0;

            protoInfoStack->_cls->GetItemValue(protoNode, &protoObj);
            protoInfo = (proto_info *) protoObj._ctx;
            protoDes = protoInfo->protoDes;
            while (protoInfo->subDesNode) {
                protoInfo->subDesNode = protoDes->subDesList._cls->GetItem(
                    protoDes->subDesList._ctx, protoInfo->subDesNode
                );
                if (!protoInfo->subDesNode) {
                    if ( ++(protoInfo->subItemNum) >= \
                        protoDes->Length(protoInfo) )
                    {
                        protoInfo->subItemNum = 0;
                        break;
                    }
                    protoInfo->subDesNode = protoDes->subDesList._cls->GetItem(
                        protoDes->subDesList._ctx, 0
                    );
                }
                protoDes->subDesList._cls->GetItemValue(
                    protoInfo->subDesNode, &subDesObj
                );
                subDes = protocol_parser_set_proto_info(
                    parserCtx,
                    &subProtoInfo,
                    &subDesObj,
                    protoInfo->subItemNum,
                    PEEK_CONDITION
                );
                if ( subDes->Length(&subProtoInfo) ) {
                    protocol_parser_push_proto_des(
                        parserCtx, &subDesObj, protoInfo->subItemNum
                    );
                    break;
                }
                if (subDes->condition) {
                    condition_backtrace_get(
                        &(parserCtx->condBacktrace),
                        subDes->condition,
                        REF_CONDITION
                    );
                }
            }
            protoInfoStack->_cls->PopFront(
                protoInfoStack->_ctx, &protoObj
            );
            protoInfo = (proto_info *) protoObj._ctx;
            protoDes = protoInfo->protoDes;
            if (protoDes->staticSize) {
                parserCtx->dataOffset = \
                    protoInfo->dataOffset + protoDes->TotalSize(protoInfo);
            }
            if (parserCtx->dataOffset <= parserCtx->dataSize * 8) {
                *out_protoInfo = *protoInfo;
                operator_delete(&protoObj);
                return true;
            }
            operator_delete(&protoObj);
            protocol_parser_reset(parserCtx);
        }
    }
    return false;
}
10）循环执行步骤9）定义的函数，直至返回 false 。如果是解析比特流，则即可获得一个 proto_info 的序列；如果是填充比特流，则每获得一个 proto_info 的实例，根据其信息填充相关的数据到缓冲区中。

标签：c++ 算法数据结构协议处理

原文地址：http://blog.csdn.net/banqingzi/article/details/47369535

踩

(0)

评论一句话评论（0）

分享档案

更多>

2021年07月29日 (22)
2021年07月28日 (40)
2021年07月27日 (32)
2021年07月26日 (79)
2021年07月23日 (29)
2021年07月22日 (30)
2021年07月21日 (42)
2021年07月20日 (16)
2021年07月19日 (90)
2021年07月16日 (35)

周排行