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Erlang二进制模式匹配

2024-07-06 08:36:31   229人阅读

　　Erlang的模式匹配用来处理二进制数据可谓是得心应手。不仅直观，而且超乎想象的简单。在C++中，处理二进制数据首先要管理缓冲区。然后再按字节进行操作，如果要处理的数据不是按字节对齐，则需要进行位移等操作。操作过程复杂又难懂，如果再没有注释，那对于维护这段代码的人来说简直就是噩梦。例如：操作一串保存了RGB颜色值序列的二进制串，在C++中要这样操作：

struct RGB
{
    char R;
    char G;
    char B;
};

vector<RGB> rgbVector;
for(int i = 0; i < pixelsLen; i = i + 3)
{
    RGB rgb;
    rgb.R = pixels[i];
    rgb.G = pixels[i + 1];
    rgb.B = pixels[i + 2];
    rgbVector.push_back(rgb);
}

　　首先要定义RGB结构，假设RGB数据流保存在pixels指向的地址中，然后通过循环解析出相应的RGB值，然后保存在数组中。而实现同等功能的Erlang却只需要一行就搞定，如下：

Pixels = <<213,45,132,64,76,0,0,234,32,15>>.
RGB = [ {R,G,B} || <<R:8,G:8,B:8>> <= Pixels ].

　　是不是很简单，而且上面所举的例子中，RGB的值刚好是一个字节，所以在C++中处理方式相对比较简单。下面看一个更复杂的实例，这个例子在Erlang官方文档中有介绍，你可以戳这里.这是一个解析IP数据包头的例子（如果不了解IP包头戳这里），在Erlang中只需要这样：

-define(IP_VERSION, 4).
-define(IP_MIN_HDR_LEN, 5). 
DgramSize = size(Dgram), 
case Dgram of  
    <<?IP_VERSION:4, HLen:4, SrvcType:8, TotLen:16,  
      ID:16, Flgs:3, FragOff:13, 
      TTL:8, Proto:8, HdrChkSum:16, 
      SrcIP:32, 
      DestIP:32, RestDgram/binary>> when HLen>=5, 4*HLen=<DgramSize -> 
        OptsLen = 4*(HLen - ?IP_MIN_HDR_LEN), 
        <<Opts:OptsLen/binary,Data/binary>> = RestDgram, 
    ... 
end.

　　看到这段代码你是不是很容易得就明白了，它要干什么，各种值的位置、占用的空间大小以及所代表的意思都一目了然，看着真的是有一种心旷神怡的感觉。我第一次看到这样的处理方式时，我很激动，原来处理二进制数据可以如此简单直观。虽然简单易懂，但是我还是要在这里简单的介绍一下，首先通过size函数获取整个IP数据包的长度。然后对整个数据包进行二进制模式匹配。根据IP包头的格式，0-3位是协议版本号，对于IPV4来说这里应该是4，所以在模式匹配的时候直接<<4:4, Rest/binary>>就可以匹配到版本号了。上面的例子中把4定义成一个宏。接下来的4-7位是IP首部的长度。后面的我就不详细介绍了，具体IP头部参考这里。我在这里举这个例子并不是为了真的用Erlang去解析IP包，仅仅是为了说明Erlang解析二进制的优点。

　　最后给一个我现在游戏服务器中包头的解析。包头由16位的包长度和16位的消息码组成，总共4个字节。解析的方式如下：
<<DataLen:16,Command:16,RData/binary>> = Data

　　其中Data是原始数据包，DataLen是包长度，Command是消息码，RData是包体。当然在实际项目中还要考虑粘包，半包以及相应的错误处理部分，这里仅仅提供了二进制模式匹配的方式。


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