在Python中序列化C结构并通过套接字发送

问题描述

我正在尝试序列化以下C结构

struct packet
{
    int id;
    unsigned char *ce;
    unsigned char *syms;
};

，并通过套接字发送它。ce和syms所指向的元素的数量已知为N。目前我就是这样做的。首先，我使用ctype将结构包装为

class Packet(Structure):
    _fields_ = [("id",  c_int),
                ("ce", POINTER(c_ubyte)),
                ("syms", POINTER(c_ubyte))]

然后，我使用ctypes.POINTER(Packet)中的fill_data函数填充以下类的对象：

class DataLoad:
    def __init__(self):
        self.id = -1
        self.ce = []
        self.syms = []

    def fill_data(self, pkt_p):
        """ pkt_p is POINTER(Packet)
        """
        self.id = pkt_p.contents.id
        self.ce = []
        for i in range(N):
            self.ce.append(pkt_p.contents.ce[i])
        self.syms = []
        for i in range(N):
            self.syms.append(pkt_p.contents.syms[i])

最后，我只是使用pickle.dumps(DataLoad)生成一个字节流并发送。

此方法运行良好。然而，它似乎相当缓慢。我能看到的一个原因是pickle.dumps带来了很多开销。例如，如果C结构只有1024个字节，我可能必须使用PICLE为每个结构发送近4000个字节。此外，打包/填充DataLoad也需要时间。

所以我的问题是，我有没有其他更好的选择来将这个C结构序列化为Python语言并发送？我更喜欢避免使用Pickle，并填充一个单独的类实例。谢谢。

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解决方案

最终我想出了以下方法来手动序列化`Packet‘实例，而不使用Pickle。

def serialize(pkt_p, size_g, size_p):
    """ Serialize Packet instance
        size_g - number of elements pointed by ce
        size_p - number of elements pointed by syms
        Return a byte stream
    """ 
    pktstr = b''
    pktstr += struct.pack('i', pkt_p.contents.id)
    pktstr += string_at(pkt_p.contents.ce, size_g)
    pktstr += string_at(pkt_p.contents.syms, size_p)
    return pktstr

def deserialize(pkt_p, pktstr, size_g, size_p):
    """ De-serialize pktstr and fill a POINTER(Packet)
    """
    pkt_p.contents.id = struct.unpack('i', pktstr[0:4])[0]
    ce = (c_ubyte * size_g).from_buffer_copy(pktstr[4:4+size_g])
    pkt_p.contents.ce = cast(ce, POINTER(c_ubyte))
    syms = (c_ubyte * size_p).from_buffer_copy(pktstr[-size_p:])
    pkt_p.contents.syms = cast(syms, POINTER(c_ubyte))

string_at()和from_buffer_copy()功能是关键。