C++和python使用struct傳輸二進制數據結構來實現

網絡編程問題往往涉及二進制數據的傳輸。在C++經常使用的傳輸是文本字符串和分組結構。

假設該數據可以預先送入連續的內存區域，然后讓send函數來獲得的第一個地址，這一塊連續的內存區就能完成傳輸數據。文本字符串，如char排列，字節。中是順序存儲的。所以能夠直接用send函數發送。

可是假設要同一時候發送多個不同類型的數據時，它們在內存中存儲的地址是隨機的，不是順序存儲的，並且它們之間的相對位置也無法確定。這樣就須要一種數據組織方式來明白各數據之間的相對位置。結構體顯然就是一種的數據組織方式，使用結構體要注意數據對齊的問題，關於結構體中數據對齊的問題可參考這篇文章：http://blog.163.com/kan586@126/blog/static/95532454200891191451827/

假設熟悉結構體中數據對齊的規則，能夠合理設計結構體的結構，各成員變量的順序，使得全部的數據成員存放在連續的存儲區。並且結構體的長度等於全部成員長度之和（能夠適當在尾部用字符數組補齊，避免編譯器自己主動填充），這樣就方便用send函數發送了。（ 假設server和client都是用C/C++開發，兩端能夠通過相同結構的結構體來封包和解包，能夠不考慮數據對齊的問題）以下討論的是在C++和python開發的兩端之間數據傳輸的情況:client用的C++編寫，server端用python編寫。相對於C++中用struct來封包和解包，python提供了struct庫實現類似的功能，最重要的三個函數是pack,unpack,calcsize，struct庫處理二進制數據的詳細使用方法能夠參考這篇文章:http://www.cnblogs.com/gala/archive/2011/09/22/2184801.html。在python下用socket接收到的字節流實際上是字符串。須要對全部的字節進行指定解析格式，所以在C++發送的時候就要避免發送不確定的數據（如編譯器自己主動填充的數據）。假設用struct組織數據就須要考慮數據對齊的問題了。

以下用一個實例來說明：在C++client有1個a(float) ，1個b(unsigned char)，一個c(short) 要發送給server端，在不使用#pragma指令指定編譯器的對齊位數時， 在我的編譯器環境下默覺得4。能夠這樣設計結構體：

struct data
{
      float a;                 //0~3
      short c;                 //4~5
      unsigned char b;         //6
      char extra[2];           //7~8  結構體長度為8字節，這里用字符數組補齊8字節，避免編譯器填充
};

pythonserver端用struct庫來解包。能夠設計例如以下格式：

import struct
...
rdata = s.recv(1024)
a,b,c,d = struct.('fhB2s',rdata)  #a,b,c即需要對數據進行
print a,b,c