Python中struct.pack()和struct.unpack()用法詳解

pythontab發表於2017-03-07

    python中的struct主要是用來處理C結構資料的,讀入時先轉換為Python的字串型別,然後再轉換為Python的結構化型別,比如元組(tuple)啥的~。一般輸入的渠道來源於檔案或者網路的二進位制流。

1.struct.pack()和struct.unpack()

    在轉化過程中,主要用到了一個格式化字串(format strings),用來規定轉化的方法和格式。

    下面來談談主要的方法:

1.1 struct.pack(fmt,v1,v2,.....)

  將v1,v2等引數的值進行一層包裝,包裝的方法由fmt指定。被包裝的引數必須嚴格符合fmt。最後返回一個包裝後的字串。

1.2 struct.unpack(fmt,string)

  顧名思義,解包。比如pack打包,然後就可以用unpack解包了。返回一個由解包資料(string)得到的一個元組(tuple), 即使僅有一個資料也會被解包成元組。其中len(string) 必須等於 calcsize(fmt),這裡面涉及到了一個calcsize函式。struct.calcsize(fmt):這個就是用來計算fmt格式所描述的結構的大小。

   格式字串(format string)由一個或多個格式字元(format characters)組成,對於這些格式字元的描述參照Python manual如下:

    

Formatc TypePythonNote
xpad byteno value 
ccharstring of length 1 
bsignedcharinteger 
Bunsignedcharinteger 
?_Boolbool(1)
hshortinteger 
Hunsignedshortinteger 
iintinteger 
Iunsignedintinteger or long 
llonginteger 
Lunsignedlonglong 
qlonglonglong(2)
Qunsignedlonglonglong(2)
ffloatfloat 
ddoublefloat 
schar[]string 
pchar[]string 
Pvoid*long 


2.程式碼示例

import struct 
# native byteorder 
buffer = struct.pack("ihb", 1, 2, 3) 
print repr(buffer) 
print struct.unpack("ihb", buffer) 
# data from a sequence, network byteorder 
data = [1, 2, 3] 
buffer = struct.pack("!ihb", *data)
print repr(buffer) 
print struct.unpack("!ihb", buffer)

Output:
'\x01\x00\x00\x00\x02\x00\x03'
(1, 2, 3)
'\x00\x00\x00\x01\x00\x02\x03'
(1, 2, 3)


    首先將引數1,2,3打包,打包前1,2,3明顯屬於python資料型別中的integer,pack後就變成了C結構的二進位制串,轉成 python的string型別來顯示就是  '\x01\x00\x00\x00\x02\x00\x03'。由於本機是小端('little- endian',關於大端和小端的區別請參照這裡, 故而高位放在低地址段。i 代表C struct中的int型別,故而本機佔4位,1則表示為01000000;h 代表C struct中的short型別,佔2位,故表示為0200;同理b 代表C struct中的signed char型別,佔1位,故而表示為03。

    其他結構的轉換也類似,有些特別的可以參考官方文件的Manual。

    在Format string 的首位,有一個可選字元來決定大端和小端,列表如下:

   
@nativenative
=nativestandard
<little-endianstandard
>big-endianstandard
!network (= big-endian)standard

    如果沒有附加,預設為@,即使用本機的字元順序(大端or小端),對於C結構的大小和記憶體中的對齊方式也是與本機相一致的(native),比如有的機器integer為2位而有的機器則為四位;有的機器記憶體對其位四位對齊,有的則是n位對齊(n未知,我也不知道多少)。

    還有一個標準的選項,被描述為:如果使用標準的,則任何型別都無記憶體對齊。

    比如剛才的小程式的後半部分,使用的format string中首位為!,即為大端模式標準對齊方式,故而輸出的為'\x00\x00\x00\x01\x00\x02\x03',其中高位自己就被放在記憶體的高地址位了。


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