[Linux#55][网络协议] 序列化与反序列化 | TcpCalculate为例

目录
1. 理解协议
1.1 结构化数据的传输
序列化与反序列化
代码感知：
Request 类
1. 构造函数
2. 序列化函数：Serialize()
3. 反序列化函数：DeSerialize()
补充
4. 成员变量
Response 类
1. 构造函数
2. 序列化函数：Serialize()
3. 反序列化函数：DeSerialize()
4. 成员变量
总结
2. 实验：网络版计算器
2.1 定义哀求和相应协议
2.2 TCP 服务端设计
2.3 业务处理逻辑
3. TCP 客户端实现
4. 序列化与反序列化的重要性

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在网络编程中，协议是一个关键概念。协议本质上是一种“约定”，规定了两方在通讯时如何格式化和处理数据。本文将深入探究如何通过协议进行结构化数据的传输，并且通过一个具体的网络版计算器（ TCP服务器-客户端）示例，展示序列化与反序列化的实现。
学习导图：

1. 理解协议

协议，简朴来说，就是通讯双方都服从的规则。在前面的例子中，我们使用了父亲和儿子通过电话沟通的场景。父亲告诉儿子会在特定时间打电话，这就是一种约定——协议。
1.1 结构化数据的传输

在网络通讯中，数据通常以字节省的形式发送和吸收。当我们必要传输的是结构化数据时，比方在QQ群聊中，除了笔墨消息外，还包含头像、时间和昵称。这些信息都必要以某种方式发送给对方。假如我们逐个发送这些数据，不仅麻烦，吸收方也难以处理，因此必要对这些数据进行打包。

   为什么要把字符串转成结构化数据呢？未来这个结构化的数据肯定是一个对象，然后使用它的时候，直接对象.url 、对象.time 拿到。
  而这里的结构体如message就是传说中的业务协议。
由于它规定了我们谈天时网络通讯的数据。
序列化与反序列化

为了简化结构化数据的传输，我们通常将多个独立的信息归并为一个报文。这就是序列化的过程：将数据打包成一个字符串或字节省，再通过网络发送。吸收方收到数据后，必要通过反序列化，将收到的数据解析回原来的结构化数据。
代码感知：

这段代码的焦点功能是实现哀求（Request）和相应（Response）的序列化与反序列化。序列化的作用是将类中的成员变量转换成字符串格式，方便在网络中传输；反序列化的作用是将字符串解析回类的成员变量，规复为结构化数据。以下是对该代码的详细表明：
Request 类

1. class Request
2. {
3. public:
4.     // 定义常量字符串分隔符和其长度
5.     static const char SPACE = ' ';
6.     static const int SPACE_LEN = 1;

复制代码

这个类表现客户端发送给服务器的计算哀求，包含两个操纵数（_x 和 _y）以及一个操纵符（_op）。它提供了序列化和反序列化的能力。
1. 构造函数

1. Request()
2. {}

复制代码

这个是默认构造函数，不进行任何初始化操纵，只是声明了 Request 对象。

1. Request(int x, int y, int op)
2.     : _x(x), _y(y), _op(op)
3. {}

复制代码

这是一个带参数的构造函数，它担当两个整数操纵数 x、y 和一个字符操纵符 op，并将它们赋值给类中的成员变量 _x、_y、_op。
2. 序列化函数：Serialize()

1. std::string Serialize()
2. {
3.     std::string str;
4.     str = std::to_string(_x);
5.     str += SPACE;
6.     str += _op;
7.     str += SPACE;
8.     str += std::to_string(_y);
9.     return str;
10. }

复制代码

• 功能：将 Request 对象中的数据成员 _x、_op 和 _y 组合成一个字符串。返回组合好的字符串。最终结果雷同 "1 + 2" 的格式。
  

3. 反序列化函数：DeSerialize()

1. bool DeSerialize(const std::string &str)
2. {
3.     size_t left = str.find(SPACE);
4.     if(left == std::string::npos)
5.     {
6.         return false;
7.     }
9.     size_t right = str.rfind(SPACE);
10.     if (right == std::string::npos)
11.     {
12.         return false;
13.     }
15.     _x = atoi(str.substr(0, left).c_str());
16.     _y = atoi(str.substr(right + SPACE_LEN).c_str());
17.    
18.     if(left + SPACE_LEN < str.size())
19.     {
20.         _op = str[left + SPACE_LEN];
21.         return true;
22.     }
23.     else
24.     {
25.         return false;
26.     }
27. }

复制代码

• 功能：从输入的字符串中提取出操纵数 _x 和 _y 以及操纵符 _op，并将它们存储到 Request 对象的成员变量中。
  
• 步骤：
  

• 
  
  • str.find(SPACE)：在字符串 str 中查找第一个空格的位置，用作分隔符。假如找不到，返回 false。
    
  • str.rfind(SPACE)：查找末了一个空格的位置，表现第二个操纵数的开头。假如找不到，返回 false。
    
  • 使用 atoi 函数从字符串中提取整数操纵数 _x 和 _y。substr(0, left) 获取左侧字符串，即第一个操纵数，substr(right + SPACE_LEN) 获取右侧字符串，即第二个操纵数。
    
  • 从字符串 str 中获取操纵符 _op，位于第一个空格后的位置。
    
  • 假如解析成功，返回 true；否则返回 false。
    
  
  

设计思路：

补充

   

• 上面代码中的atoi是怎么使用的，介绍一下atoi接口
  
• 是如何从字符串 str 中获取操纵符 _op
  

  

• atoi 函数的使用：
  atoi 是 C++ 标准库函数之一，它位于 <cstdlib> 头文件中。该函数的作用是将一个字符串（以空字符结尾的字符数组）转换为 int 范例的整数。其原型如下：
  

1. int atoi(const char *str);

复制代码

参数 str 是指向要转换的以空字符结尾的字符串的指针。atoi 会从字符串的开头开始转换，直到碰到第一个非数字字符或到达字符串的结尾。假如字符串以数字开头，atoi 会返回这些数字对应的整数值。假如字符串不是以数字开头，或者字符串为空，atoi 会返回 0。
以下是一些使用 atoi 的例子：

1. #include <cstdlib>
2. #include <iostream>
3. int main() {
4.     const char *str1 = "123";
5.     const char *str2 = "12abc34";
6.     const char *str3 = "abc123";
7.     int num1 = atoi(str1); // num1 will be 123
8.     int num2 = atoi(str2); // num2 will be 12
9.     int num3 = atoi(str3); // num3 will be 0 (no digits at the start)
10.     std::cout << "num1: " << num1 << std::endl;
11.     std::cout << "num2: " << num2 << std::endl;
12.     std::cout << "num3: " << num3 << std::endl;
13.     return 0;
14. }

复制代码

必要注意的是，atoi 不进行错误检查，假如字符串不能完全转换为数字，那么未转换的部分将被忽略。此外，atoi 无法处理整数溢出，假如转换的数字超出了 int 的表现范围，结果是不确定的。