فوائد الكتابة القوية في C ++: تجربة عملية

ترتيب البايت

 #include <cstdio> // printf() #include <cstdint> // uint8_t, uint16_t int main() { uint16_t value = 0x01b0; printf("%04x\n", value); const auto bytes = reinterpret_cast<const uint8_t*>(&value); for (auto i = 0; i < sizeof(value); i++) { printf("%02x ", bytes[i]); } } 

 01b0 b0 01 

 //  uint16_t  uint32_t     . struct tcp_hdr { uint16_t th_sport; uint16_t th_dport; uint32_t th_seq; uint32_t th_ack; uint32_t th_flags2 : 4; uint32_t th_off : 4; uint8_t th_flags; uint16_t th_win; uint16_t th_sum; uint16_t th_urp; } __attribute__((__packed__)); tcp_hdr* tcp = ...; //      // : dst_port  BE,  443  LE. if (tcp->dst_port == 443) { ... } // : ++  LE,  sent_seq  BE. tcp->sent_seq++; 

 // :  BE    BE . if (tcp->dst_port == htons(443)) { ... } //   BE     LE,   1, //   LE    BE. tcp->sent_seq = htonl(ntohl(tcp->sent_seq) + 1); 

كتابة قوية

• مراجعة الكود. هذا إجراء إلزامي في مشروعنا. لسوء الحظ ، يرغب المختبرون على الأقل في الخوض في الشفرة التي تتعامل مع البايتات: "أرى htons() - ربما ، فكر المؤلف في كل شيء".
• الانضباط ، وقواعد مثل: يكون فقط في الحزم ، جميع المتغيرات في جنيه. ليس من المعقول دائمًا ، على سبيل المثال ، إذا كنت بحاجة إلى التحقق من المنافذ مقابل جدول التجزئة ، فمن الأفضل تخزينها في ترتيب بايت الشبكة والبحث "كما هي".
• الاختبارات. كما تعلمون ، فهي لا تضمن عدم وجود أخطاء. يمكن مطابقة البيانات بشكل سيء (1.1.1.1 لا يتغير عند تحويل ترتيب البايت) أو تعديله إلى النتيجة.

 #include <cstdint> #include <iosfwd> #define PACKED __attribute__((packed)) constexpr auto bswap(uint16_t value) noexcept { return __builtin_bswap16(value); } constexpr auto bswap(uint32_t value) noexcept { return __builtin_bswap32(value); } template<typename T> struct Raw { T value; }; template<typename T> Raw(T) -> Raw<T>; template<typename T> struct BigEndian { using Underlying = T; using Native = T; constexpr BigEndian() noexcept = default; constexpr explicit BigEndian(Native value) noexcept : _value{bswap(value)} {} constexpr BigEndian(Raw<Underlying> raw) noexcept : _value{raw.value} {} constexpr Underlying raw() const { return _value; } constexpr Native native() const { return bswap(_value); } explicit operator bool() const { return static_cast<bool>(_value); } bool operator==(const BigEndian& other) const { return raw() == other.raw(); } bool operator!=(const BigEndian& other) const { return raw() != other.raw(); } friend std::ostream& operator<<(std::ostream& out, const BigEndian& value) { return out << value.native(); } private: Underlying _value{}; } PACKED; 

• سيتم تضمين ملف رأس بهذا النوع في كل مكان ، لذا بدلاً من <iostream> <iosfwd> خفيف الوزن.
• بدلا من htons() ، وما إلى ذلك - جوهرية مترجم سريع. على وجه الخصوص ، constexpr بالانتشار المستمر ، وبالتالي constexpr .
• في بعض الأحيان توجد بالفعل قيمة uint16_t / uint32_t في BE. تتيح لك بنية Raw<T> مع دليل الاستنباط إنشاء BigEndian<T> منه.

 using BE16 = BigEndian<uint16_t>; using BE32 = BigEndian<uint32_t>; struct Seqnum : BE32 { using BE32::BE32; template<typename Integral> Seqnum operator+(Integral increment) const { static_assert(std::is_integral_v<Integral>); return Seqnum{static_cast<uint32_t>(native() + increment)}; } } PACKED; struct IP : BE32 { using BE32::BE32; } PACKED; struct L4Port : BE16 { using BE16::BE16; } PACKED; 

 enum TCPFlag : uint8_t { TH_FIN = 0x01, TH_SYN = 0x02, TH_RST = 0x04, TH_PUSH = 0x08, TH_ACK = 0x10, TH_URG = 0x20, TH_ECE = 0x40, TH_CWR = 0x80, }; using TCPFlags = std::underlying_type_t<TCPFlag>; struct TCPHeader { L4Port th_sport; L4Port th_dport; Seqnum th_seq; Seqnum th_ack; uint32_t th_flags2 : 4; uint32_t th_off : 4; TCPFlags th_flags; BE16 th_win; uint16_t th_sum; BE16 th_urp; uint16_t header_length() const { return th_off << 2; } void set_header_length(uint16_t len) { th_off = len >> 2; } uint8_t* payload() { return reinterpret_cast<uint8_t*>(this) + header_length(); } const uint8_t* payload() const { return reinterpret_cast<const uint8_t*>(this) + header_length(); } }; static_assert(sizeof(TCPHeader) == 20); 

• يمكن جعل TCPFlag enum class ، ولكن في الممارسة العملية يتم تنفيذ عمليتين فقط على العلامات: التحقق من الإدخال ( & ) أو استبدال الإشارات بتركيبة ( | ) - لا يوجد أي لبس.
• يتم ترك حقول البت بدائية ، ولكن يتم إجراء طرق الوصول الآمن.
• يتم ترك أسماء الحقول الكلاسيكية.

النتائج

  auto tcp = packet->tcp_header(); - return make_response(packet, - cookie_make(packet, rte_be_to_cpu_32(tcp->th_seq)), - rte_cpu_to_be_32(rte_be_to_cpu_32(tcp->th_seq) + 1), - TH_SYN | TH_ACK); + return make_response(packet, cookie_make(packet, tcp->th_seq.native()), + tcp->th_seq + 1, TH_SYN | TH_ACK); } 

 - void check_packet(int64_t, int64_t, uint8_t, bool); + void check_packet(std::optional<Seqnum>, std::optional<Seqnum>, TCPFlags, bool); 

  //  window size auto wscale_ratio = options().wscale_dst - options().wscale_src; if (wscale_ratio < 0) { - auto window_size = header.window_size() / (1 << (-wscale_ratio)); + auto window_size = header.window_size().native() / (1 << (-wscale_ratio)); if (header.window_size() && window_size < 1) { window_size = WINDOW_SIZE_MIN; } header_out.window_size(window_size); } else { - auto window_size = header.window_size() * (1 << (wscale_ratio)); + auto window_size = header.window_size().native() * (1 << (wscale_ratio)); if (window_size > WINDOW_SIZE_MAX) { window_size = WINDOW_SIZE_MAX; } 

 - auto cookie = cookie_make_inner(tuple, rte_be_to_cpu_32(0)); + auto cookie = cookie_make_inner(tuple, 0); 

 - const uint32_t def_seq = 0xA7A7A7A7; - const uint32_t def_ack = 0xA8A8A8A8; + const Seqnum def_seq{0x12345678}; + const Seqnum def_ack{0x90abcdef}; ... - auto cookie = rte_be_to_cpu_32(_tcph->th_ack); + auto cookie = _tcph->th_ack; ASSERT_NE(def_seq, cookie); 

النتائج

• وجدت علة واحدة والعديد من الأخطاء المنطقية في اختبارات الوحدة.
• جعل إعادة بيع المنازل لي فرز الأماكن المشكوك فيها ، وزيادة سهولة القراءة.
• تم الحفاظ على الأداء ، ولكن قد يكون انخفض - هناك حاجة إلى معايير.