C语言与Python平台通过socket建立结构型方式数据传输通信（使用struct.pack()）

程序员文章站 2022-04-24 22:33:35

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解决的问题：1）Python与C跨平台通信（结构型数据传输方式）
2）接收端无故多出0x00字节

TCP/IP协议下，主要有两种通信方式：
1、字符流：字符串形式，没有平台不一致问题，但传输的数据不定长，复合数据类型（如struct）的解析不方便；
2、结构型：按数据类型传输，保证数据长度固定/可控，方便对接受到数据的解析；但前提是要考虑平台不一致问题，如字节序、对齐位宽、数据类型等。

本文采用Python平台编写上位机，C编写下位机，并且按照结构型传输数据，为了将数据转化成在内存中的二进制串结构体数据（C中所用的结构体数据）以供下位机接收，可以用到struct.pack()和struct.unpack()。
使用方式示例：

##在2i1d1B1B1B1B前加上！，防止int与double数据交界处为了对齐而自动补上的一个四字节的0，同时会改变大小端

import struct
import string
def main():
    data_int1 = 256
    data_int2 = 122
    data_float = 120.04
    data_float2 = 30.23
    data_head1 = 0xff
    data_head2 = 0xff
    data_head3 = 0xff
    data_head4 = 0xff
    '''
    如果按网络传输接收到字符串，可在2i1d1B1B1B1B前加上！，改为!2i1d1B1B1B1B，会改变大小端
    上位机通过socket.recv接收到了一个c语言编写的下位机的结构体数据，存在字符串dataTobytes中
    a, b, c , d, e, f, g= struct.unpack('!2i1d1B1B1B1B', dataTobytes),
    2i表示对应于c语言2个4字节int类型数据
    1d表示对应于c语言1个8字节double类型数据
    1B表示对应于c语言一个字节无符号char
    '''
    dataTobytes = struct.pack('2i2d1B1B1B1B', data_int1, data_int2, data_float,data_float2, data_head1,data_head2, data_head3, data_head4  )
    print(type(dataTobytes[0:4]), len(dataTobytes))
    # print(dataTobytes[0])
    # print(dataTobytes[1])
    # print(dataTobytes[2])
    # print(dataTobytes[3])
    # print(dataTobytes[4])
    '''
    dataTobytes为字符串，对应于data_int1, data_int2, data_float, data_head1,data_head2, data_head3, data_head4在内存中的二进制串
    如，前四个字节传送的是data_int1,则前面四个字符为0x00,0x01,0x00,0x00
    '''
    #dataTobytes = struct.pack('2i1d', data_int1, data_int2, data_float )
    a, b, c , d, e, f, g,h= struct.unpack('2i2d1B1B1B1B', dataTobytes)
    # a, b, c = struct.unpack('2i1d', dataTobytes)
    # print(a)
    # print(b)
    # print(c)
    # print(d)
    # print(e)
    # print(f)
    # print(g)

    # 打印浮点数120.04和30.23的二进制串
    for i in range(8,24):
        print(dataTobytes[i])
if __name__ == "__main__":
    main()

之后用send向下位机发送dataTobytes即可：

server.send(dataTobytes)

Note: 有时候为了对齐，不同类型数据交接处系统会补充0（也就是无故多出0x00字节），此时要在2i2d1B1B1B1B前加上”!”（会修改为大端模式对齐）。
1.网络数据（socket）传输总结见：
https://blog.csdn.net/wangzuojoe/article/details/5163102
2.struct.pack()和struct.unpack()用法详解见：
https://blog.csdn.net/weiwangchao_/article/details/80395941?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%2522160099634819195188313115%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334…%2522%257D&request_id=160099634819195188313115&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2_allfirst_rank_ecpm_v3~pc_rank_v2-2-80395941.first_rank_ecpm_v3_pc_rank_v2&utm_term=struct.pack&spm=1018.2118.3001.4187

3.大端小端（高低位字节）详解见：
https://blog.csdn.net/aigoV/article/details/78706609?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%2522160099674719725271749622%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334…%2522%257D&request_id=160099674719725271749622&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2_allfirst_rank_ecpm_v3~pc_rank_v2-1-78706609.first_rank_ecpm_v3_pc_rank_v2&utm_term=%E9%AB%98%E4%BD%8D%E4%BD%8E%E4%BD%8D&spm=1018.2118.3001.4187