3.3 消息流化的基本元素

3.3.1 流化的基本元素

由第2章的内容我们知道，无论多么复杂的消息表示，其流化的实现，最终都要落实到一些基本数据类型的流化实现上来，而新消息体定义的流化专用代码（严格顺序化的宏定义）需要用到流化公共代码（StreamlizeTemplate.h）中对各种基本数据类型的流化接口定义。

由StreamlizeTemplate.h的定义可以看到，在应用系统程序员层面，如果要定义一个消息体，可以用到的基本数据类型如表3.1所示。

表3.1中最左边的xxx_即代表我们在第2章中流化专用与公共代码中的“MESSAGE_SEND_”、“MESSAGE_RECEIVE_”、“MESSAGE_ CLEAR_”等，分别表示该宏定义是用于发送、接收或清空该变量空间。

下面，我们对这些消息定义中的基本数据类型分别进行介绍。

3.3.2 数值型

数值类型的变量在C/C++语言中主要包括short，int，long，long long，long double，float，double这几种，在Java中除了long long，long double外，其他都有相同的对应，但差别是long型在Java中永远都是8个字节。

前面讲过，采用了XDR表示法后，short型可以丢弃，而为了解决32位与64位机器的平台无关问题，long型与int型也变成一样，然后再去掉并不常用的long double型，现在，我们只剩下了int（long），float，double，long long四种数值类型。

再来看看long long型与double型，它们都是8个字节，一个是长整型，一个是双浮点型，流化表示后，都是字节序规则相同的四个字节。因此，在消息表示中，还可以将long long型与double型统一起来（由于long long写在标准的消息定义代码中看上去不是那么规范）。

因此，在消息定义中只有int（long），float，double三种数值类型。

1.整型数

消息表示代码中的整型数是指消息各组成部分（消息头、消息类型块、消息体）的代码中以int、long关键字定义的基本数据类型变量。

回头看第2章消息表示法的代码，发现无论是各消息公用的公共代码，还是与具体消息功能类型一一对应的专有代码，其中的整型数，都是以4个字节的int型和long型定义。当然，有些读者可能还有疑问：如消息版本号这样的信息，一个short型就足够了，为什么要浪费两个字节呢（当时书中也提到了这个问题）？现在，我们就清楚了。

从图3.1的表格中还可以看到，消息定义中的int型与long型，在XDR中都是统一用xdr_int来处理的。

2.浮点型数

消息表示代码中的浮点型数是指消息各组成部分的代码中以float关键字定义的基本数据类型变量，从图3.1中可看出其XDR接口函数为xdr_ float，长度为4个字节。

3.双浮点型数与长整型数

双浮点型数及长整型数是指消息各组成部分的代码中以double关键字定义的基本数据类型变量，从图3.1中可以看出，其XDR接口函数为xdr_double，长度为8个字节。

应用系统程序员在定义一个新的消息功能类型时，如果在消息体的本体数据或列表数据中需要使用一个双浮点型数，则要用double来定义。但要注意的是，如果需要一个长整型数，也要用double来定义。

这里要指出的是：其实，在表示消息本体数据或列表数据的类中，一个基本数据类型的变量在定义时，只要其字节长度足够（超过也可以，但不能不够）即可，并不要求与该变量表示的数值类型完全相符合。但一定要在该类后面的消息体流化专有代码的宏定义部分，使用正确的接口。例如，在一个名为ExampleRequest的请求类型消息本体数据的类定义中，如果我们用float型定义了一个变量，但其实它应该是int型，这并没有太大关系，最关键的是需要在对应的流化专有代码中，在严格顺序位置指明：流化/反流化时是要采用MESSAGE_SEND_INT与MESSAGE_RECEIVE_INT（可参考2.6.3.1节的内容），这一点在数值型变量中体现的并不明显，但对后面的字符串型和二进制流型变量而言就显得格外重要了（因为在C/C++中，它们都以char[]来定义）。

4.字符串型

字符串型是消息表示与流化处理中最重要、最复杂的类型。以Linux/UNIX C/C++语言为例，我们的消息体系中只引入char Array字符串与std::string字符串两种类型来介绍。要注意的是，以上各个数值型在MESSAGE_SIZE_xxx的计算中，都已经满足了XDR关于4的倍数的要求，但字符串与二进制字节流型则都必须要自行处理长度的问题。

（1）char Array字符串

char Array字符串是指在消息表示代码中，用char[]定义的，用MESSAGE_ SEND_UTF8SZ与MESSAGE_RECEIVE_UTF8SZ宏定义表示流化/反流化接口的变量。

注意，纯粹的类变量定义部分的char []已经无法帮助我们确定该变量是字符串型，还是二进制流。

这里有一个小细节需要注意：在2.6.3节中，我们定义消息本体数据类ExampleRequest时，有一个变量variable2的定义为：

char  variable2[21*3]；

虽然我们说单纯从其char []的定义看不出来它是字符串还是二进制流，但从其21*3的长度定义其实也能看出一些端倪：这应该是一个字符串型变量，因为Linux/UNIX C/C++中的字符采用UTF-8编码，而UTF-8中一个字符最多用三个字节表示，因此，从variable2的长度定义可以猜出，这应该是想存储一个最多有20个字符的字符串。

当然，这种书写方式并不是必须的，完全可以写成char variable2[63]，效果也是一样的。但在本书中，建议Linux/UNIX C/C++的消息表示代码中，采用类似规则来定义char[]型的字符串。

关于字节长度，在2.6.3节消息流化专有代码StreamlizeTemplate.h中，MESSAGE_SIZE_UTF8SZ的定义如下：

#define MESSAGE_SIZE_UTF8SZ(VAL)   size += ar.getutf8szsize(VAL,(sizeof(VAL) ));

其中函数getutf8szsize是为了保证XDR“字节长度为4的倍数”的要求而产生的，定义在类XDRMethod中，后文我们会专门用示例代码介绍。

（2）std::string字符串

在Linux/UNIX的消息表示代码中，字符串也可以用std::string来定义，与char[]定义不同的是，这种定义可以更直观地看出来该变量代表一个字符串，但与以上char variable2[21*3]不同的是，std::string对应的流化专有代码应该是采用宏定义：MESSAGE_SIZE_STLUTF8，MESSAGE_SEND_STLUTF8，MESSAGE_RECEIVE_ STLUTF8，MESSAGE_CLEAR_STLUTF8。

2.6.3节消息流化专有代码StreamlizeTemplate.h中，MESSAGE_SIZE_ STLUTF8的定义如下：

#def ine MESSAGE_SIZE_STLUTF8(VAL)  size += ar.getStlutf8Size(VAL);

其中函数getStlutf8Size也是为了保证XDR“字节长度为4的倍数”的要求而产生的，定义在类XDRMethod中，后文我们会专门以例示代码介绍。

3.3.3 二进制字节流

二进制字节流在Linux/UNIX C/C++的消息表示代码中，都采用char[]来定义变量，可以分为纯opaque字节流、双字节Wopaque字节流与含长度的字节流三种。

1.纯opaque字节流

是指定义为char[]型变量，但对应的流化专有代码采用xxx_OPAQUE宏定义的数据类型。在2.6.3节的流化公共代码StreamlizeTemplate.h中，关于xxx_OPAQUE的宏定义如下：

#define MESSAGE_SIZE_OPAQUE(LEN)   if(((LEN) % 4) ==0){\
                       size += (LEN);\
                    }else{\
                       size += (LEN) + 4 - ((LEN) % 4);\
                    }
#define MESSAGE_SEND_OPAQUE(VAL,LEN)  ar.send_opaque  ((VAL),LEN)
#define MESSAGE_RECEIVE_OPAQUE(VAL,LEN)  ar.receive_opaque((VAL),LEN)
#def ine MESSAGE_CLEAR_OPAQUE(VAL)   memset(VAL, 0, sizeof(VAL));

可以看出，二进制流的长度LEN必须在发送（流化）与接收（反流化）等接口定义时明确给出（当然，最初的长度是在定义新功能类型的消息时，在消息体流化专有代码部分给出的），并且已经满足了XDR为4的倍数的要求。这其实也很容易理解，否则，如何来控制发送与接收的界限呢？

2.双字节wopaque字节流

是指定义为char[]型变量，但对应的流化专有代码采用xxx_WOPAQUE宏定义的数据类型。wopaque流与纯opaque流的区别在于：wopaque流以每两个字节一个单元（即类似于VC++中提到了WORD），其主要用途是用以流化UTF-16编码的字节流。

在2.6.3节的流化公共代码StreamlizeTemplate.h中，关于xxx_ WOPAQUE的长度的宏定义如下（其他几个没什么特殊之处）：

#def ine MESSAGE_SIZE_WOPAQUE(LEN) MESSAGE_SIZE_OPAQUE(LEN*UTF16_LEN)

其中UTF16_LEN为2，可见，在消息体定义的专有代码中，需要给出的wopaque流的长度是指UTF-16编码字符的个数（流字节长度的一半）。

3.含长度的字节流bytes

是指定义为char[]型变量，但对应的流化专有代码采用xxx_BYTES宏定义的数据类型。同样，我们看到StreamlizeTemplate.h的定义中，各个xxx_BYTES的定义如下：

#define MESSAGE_SIZE_BYTES(VAL) MESSAGE_SIZE_LONG \
     MESSAGE_SIZE_OPAQUE(*((int32_t*)(VAL)))
#define MESSAGE_SEND_BYTES(VAL)  ar.send_bytes   (((char *)(VAL) + 4),
     *((unsigned int *)(VAL)))
#define MESSAGE_RECEIVE_BYTES(VAL) ar.receive_bytes((VAL) + 4, *((unsigned
     int*)(VAL)), sizeof((VAL)) - 4)
#def ine MESSAGE_CLEAR_BYTES(VAL)  memset(VAL, 0, sizeof(VAL));

我们注意到，在计算长度、发送（流化）与接收（反流化）时，都在二进制流最开始的地方留了一个4字节长度的空间，该空间正是存放该字节流的长度的。与上面opaque类型不同的是：bytes类型字节流不需要在消息体定义的专有代码中给出流长度，而是要求应用系统程序员在将字节流放入改变量之前，就将其长度以某种字序（Little-Endian或Big-Endian，后面我们可以看出，实际上是一个xdr_int的标准）放在字节流的最前面。另外，BYTES接口中对MESSAGE_SIZE_OPAQUE定义的复用，也保证了XDR关于4的倍数的要求。

需要指出的是，3.3节对消息定义基本数据类型的介绍是基于Linux/UNIX C/C++语言展开的，如果采用Java语言，则不尽相同，但类型却是严格一一对应的。