关于python:Python使用struct处理二进制

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有的时候须要用 python 解决二进制数据,比方,存取文件,socket 操作时. 这时候,能够应用 python 的 struct 模块来实现. 能够用 struct 来解决 c 语言中的构造体.
 

struct 模块中最重要的三个函数是 pack(), unpack(), calcsize()

pack(fmt, v1, v2, …)     依照给定的格局(fmt),把数据封装成字符串(实际上是相似于 c 构造体的字节流)

unpack(fmt, string)       依照给定的格局 (fmt) 解析字节流 string,返回解析进去的 tuple

calcsize(fmt)                 计算给定的格局 (fmt) 占用多少字节的内存
 

struct 中反对的格局如下表:

Format

C Type

Python

字节数

x

pad byte

no value

1

c

char

string of length 1

1

b

signed char

integer

1

B

unsigned char

integer

1

?

_Bool

bool

1

h

short

integer

2

H

unsigned short

integer

2

i

int

integer

4

I

unsigned int

integer or long

4

l

long

integer

4

L

unsigned long

long

4

q

long long

long

8

Q

unsigned long long

long

8

f

float

float

4

d

double

float

8

s

char[]

string

1

p

char[]

string

1

P

void *

long

注 1.q 和 Q 只在机器反对 64 位操作时有意思

注 2. 每个格局前能够有一个数字,示意个数

注 3.s 格局示意肯定长度的字符串,4s 示意长度为 4 的字符串,然而 p 示意的是 pascal 字符串

注 4.P 用来转换一个指针,其长度和机器字长相干

注 5. 最初一个能够用来示意指针类型的,占 4 个字节
 

为了同 c 中的构造体替换数据,还要思考有的 c 或 c ++ 编译器应用了字节对齐,通常是以 4 个字节为单位的 32 位零碎,故而 struct 依据本地机器字节程序转换. 能够用格局中的第一个字符来扭转对齐形式. 定义如下:

Character

Byte order

Size and alignment

@

native

native            凑够 4 个字节

=

native

standard        按原字节数

<

little-endian

standard        按原字节数

big-endian

standard       按原字节数

!

network (= big-endian)

standard       按原字节数

应用办法是放在 fmt 的第一个地位,就像 ’@5s6sif’
 

示例一:

比方有一个构造体

struct Header

{

    unsigned short id;

    char[4] tag;

    unsigned int version;

    unsigned int count;

}

通过 socket.recv 接管到了一个下面的构造体数据,存在字符串 s 中,当初须要把它解析进去,能够应用 unpack()函数.

import struct

id, tag, version, count = struct.unpack(“!H4s2I”, s)

下面的格局字符串中,! 示意咱们要应用网络字节程序解析,因为咱们的数据是从网络中接管到的,在网络上传送的时候它是网络字节程序的. 前面的 H 示意 一个 unsigned short 的 id,4s 示意 4 字节长的字符串,2I 示意有两个 unsigned int 类型的数据.
就通过一个 unpack,当初 id, tag, version, count 里曾经保留好咱们的信息了.

同样,也能够很不便的把本地数据再 pack 成 struct 格局.

ss = struct.pack(“!H4s2I”, id, tag, version, count);

pack 函数就把 id, tag, version, count 依照指定的格局转换成了构造体 Header,ss 当初是一个字符串 (实际上是相似于 c 构造体的字节流),能够通过 socket.send(ss) 把这个字符串发送进来.

示例二:

import struct

a=12.34

将 a 变为二进制

bytes=struct.pack(‘i’,a)

此时 bytes 就是一个 string 字符串,字符串按字节同 a 的二进制存储内容雷同。

再进行反操作

现有二进制数据 bytes,(其实就是字符串),将它反过来转换成 python 的数据类型:

a,=struct.unpack(‘i’,bytes)

留神,unpack 返回的是 tuple

所以如果只有一个变量的话:

bytes=struct.pack(‘i’,a)

那么,解码的时候须要这样

a,=struct.unpack(‘i’,bytes) 或者 (a,)=struct.unpack(‘i’,bytes)

如果间接用 a =struct.unpack(‘i’,bytes),那么 a=(12.34,),是一个 tuple 而不是原来的浮点数了。

如果是由多个数据形成的,能够这样:

a=’hello’

b=’world!’

c=2

d=45.123

bytes=struct.pack(‘5s6sif’,a,b,c,d)

此时的 bytes 就是二进制模式的数据了,能够间接写入文件比方 binfile.write(bytes)

而后,当咱们须要时能够再读出来,bytes=binfile.read()

再通过 struct.unpack()解码成 python 变量

a,b,c,d=struct.unpack(‘5s6sif’,bytes)

‘5s6sif’ 这个叫做 fmt,就是格式化字符串,由数字加字符形成,5s 示意占 5 个字符的字符串,2i,示意 2 个整数等等,上面是可用的字符及类型,ctype 示意能够与 python 中的类型一一对应。

留神:二进制文件解决时会碰到的问题

咱们应用解决二进制文件时,须要用如下办法

binfile=open(filepath,’rb’)    读二进制文件

binfile=open(filepath,’wb’)    写二进制文件

那么和 binfile=open(filepath,’r’)的后果到底有何不同呢?

不同之处有两个中央:

第一,应用 ’r’ 的时候如果碰到 ’0x1A’,就会视为文件完结,这就是 EOF。应用 ’rb’ 则不存在这个问题。即,如果你用二进制写入再用文本读出的话,如果其中存在 ’0X1A’,就只会读出文件的一部分。应用 ’rb’ 的时候会始终读到文件开端。

第二,对于字符串 x =’abcndef’,咱们可用 len(x)失去它的长度为 7,n 咱们称之为换行符,实际上是 ’0X0A’。当咱们用 ’w’ 即文本形式写的时候,在 windows 平台上会主动将 ’0X0A’ 变成两个字符 ’0X0D’,’0X0A’,即文件长度实际上变成 8.。当用 ’r’ 文本形式读取时,又主动的转换成原来的换行符。如果换成 ’wb’ 二进制形式来写的话,则会放弃一个字符不变,读取时也是原样读取。所以如果用文本形式写入,用二进制形式读取的话,就要思考这多出的一个字节了。’0X0D’ 又称回车符。linux 下不会变。因为 linux 只应用 ’0X0A’ 来示意换行。

更多 python struct 用法请移步:Python 应用 struct 解决二进制

正文完
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