python结构体字节对齐_Python及字节对齐的问题
该结构大致如下:
struct TestStruct
{
int data1;
char data2;
char data3;
};
对应的Python代码:
import struct
s = struct.unpack("icc", buf) #buf是从网络接收的字节流
结果却报“Unpack str size does not match format”错。
很明显是C++ struct产生的size和Python解码所需的不同。于是检查C++的struct size:
printf ("size=%d\n", sizeof(TestStruct));
结果得8。
而
struct.calcsize("icc")
结果却是6。
仔细想想,icc这种排列方式在字段间的确不会产生padding字节,也就是说,python的结果是对的。但为什么C++的结果会是8呢?原来C++的字节对齐,除了struct内部需要字节对齐之外,struct变量本身也是需要字节对齐的,这是为了当生成一个struct数组的时候仍然能够保证所有字段的字节对齐。因此,像icc这种本身没有padding,但整体需要padding的情形,编译器会在整个struct的末尾加上padding字节(在这里是2个字节),也正是这2个字节导致了Python的解码错误。
幸亏Python已经考虑到了这个问题,在Python struct module document的最后一段的Hint的中说,如果出现这种末尾对齐的情况,可以在格式字符串的最后加上一个“0X”,其中这个“X”可以是一个有效的格式字符,这个字符所代表的长度等于整个struct对齐的长度。在上面这种情况中,对齐长度是4字节,因此我们使用“l”字母(long, 4字节)来进行对齐:
s = struct.unpack("icc0l", buf)
额外的讨论
情形1:
struct Test2
{
char a1;
int a2;
char a3;
};
这个struct的size是12,原因是既有字段间padding又有整体padding。
对应的Python代码是:
s = struct.unpack("cic0l", buf) #cic时,Python会自己计算字节对齐。
情形2:
struct Test2
{
char a1;
int a2;
char a3;
};
在这里,使用pack编译指令强制改变为单字节对齐,其他不变,sizeof(Test2)=6。
对应的Python代码:
s = struct.unpack("=cic", buf) #在单字节对齐的情况下,使用=前缀。注意这时“0X”后缀已经没有意义了。
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