Python使用struct处理二进制(pack和unpack用法)

有的时候需要用python处理二进制数据，比如，存取文件，socket操作时.这时候，可以使用python的struct模块来完成.可以用 struct来处理c语言中的结构体. struct模块中最重要的三个函数是pack(), unpack(), calcsize() # 按照给定的格式(fmt)，把数据封装成字符串(实际上是类似于c结构体的字节流) pack(fmt, v1, v2, ...) # 按照给定的格式(fmt)解析字节流string，返回解析出来的tuple unpack(fmt, string) # 计算给定的格式(fmt)占用多少字节的内存 calcsize(fmt 在Python编程中，有时我们需要处理二进制数据，特别是在涉及文件操作、网络通信（如socket）等场景。这时，Python的`struct`模块提供了一种有效的方法来处理这些数据，尤其是与C语言中的结构体类似的数据。`struct`模块包含了三个关键函数：`pack()`、`unpack()`和`calcsize()`。 1. `pack(fmt, v1, v2, ...)`: 这个函数用于将一系列值根据指定的格式`fmt`打包成一个字节串。`fmt`是一个包含格式代码的字符串，用于定义数据的类型和排列顺序。例如，`fmt = "!H4s2I"`，其中`!`代表网络字节序，`H`代表无符号短整型，`4s`代表长度为4的字符串，`2I`代表两个无符号整型。`v1, v2, ...`是与`fmt`中格式代码相对应的值。 2. `unpack(fmt, string)`: 这个函数接收一个字节串`string`，并根据`fmt`解包成一个元组。它将字节串解析为与`fmt`相符的数据类型。例如，`struct.unpack("!H4s2I", s)`会将字节串`s`解包为`(id, tag, version, count)`元组。 3. `calcsize(fmt)`: 此函数用于计算给定`fmt`格式字符串所占用的字节大小。这在预先知道内存分配或数据传输量时非常有用。 `fmt`字符串中的格式代码对应于不同的数据类型： - `x`: 填充字节，无实际值。 - `c`: 单个字符，对应Python的字符串（长度1）。 - `b`: 签名的字符，相当于Python的整数。 - `B`: 无签名的字符，相当于Python的整数。 - `_Bool`: 对应Python的布尔值。 - `h`: 短整型，2字节。 - `H`: 无签名的短整型，2字节。 - `i`: 整型，4字节。 - `I`: 无签名的整型，4字节。 - `l`: 长整型，4字节（Python 2）；64位整型，8字节（Python 3）。 - `L`: 无签名的长整型，4字节（Python 2）；64位无签名整型，8字节（Python 3）。 - `q`: 长长整型，8字节。 - `Q`: 无签名的长长整型，8字节。 - `f`: 浮点数，4字节。 - `d`: 双精度浮点数，8字节。 - `s`: 字符数组，对应Python的字符串。 - `p`: 字符数组，对应Python的字符串，带空字符结束。 - `P`: 无符号整型，用于表示指针（在Python中没有直接对应物）。 使用示例1： 假设我们有一个结构体`Header`，包含一个无符号短整型`id`、长度为4的字符串`tag`和两个无符号整型`version`和`count`。从socket接收数据后，我们可以使用`unpack`解析数据： ```python import struct id, tag, version, count = struct.unpack("!H4s2I", s) ``` 相反，要将数据打包为结构体格式，可以使用`pack`： ```python ss = struct.pack("!H4s2I", id, tag, version, count) ``` 示例2： 对于数值到字节串的转换： ```python import struct a = 12.34 bytes = struct.pack('d', a) # 'd'表示双精度浮点数 ``` 然后可以使用`unpack`将其反向转换： ```python a, = struct.unpack('d', bytes) ``` 如果需要打包多个数据，可以这样做： ```python a = 'hello' b = 'world!' c = 2 d = 45.123 bytes = struct.pack('5s6sf', a, b, c, d) ``` 处理二进制文件时，我们需要以二进制模式打开文件： ```python binfile = open(filepath, 'rb') # 读二进制文件 binfile = open(filepath, 'wb') # 写二进制文件 ``` 读取文件内容后，可以使用`struct.unpack`解码，写入文件则使用`struct.pack`编码。 Python的`struct`模块提供了强大的工具，用于在Python对象和二进制数据之间进行转换，这对于处理底层数据结构或与系统底层交互（如C库）非常有用。正确理解和使用`struct`，可以极大地提升我们在处理二进制数据时的效率和准确性。