每週一個 Python 模組 | struct

yongxinz發表於2018-12-17
PythonStruct

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每週一個 Python 模組 | struct

struct 模組包括用於在位元組串和 Python 資料型別（如數字和字串）之間進行轉換的函式。

包裝和拆包

Structs 支援將資料打包成字串，並使用格式說明符從字串中解壓縮資料，格式說明符由表示資料型別的字元、可選計數和位元組順序指示符組成。有關支援的格式說明符的完整列表，請參閱標準庫文件。

在此示例中，說明符呼叫整數或長整數值，雙位元組字串和浮點數。格式說明符中的空格用作分隔型別指示符，並在編譯格式時忽略。

import struct
import binascii

values = (1, 'ab'.encode('utf-8'), 2.7)
s = struct.Struct('I 2s f')
packed_data = s.pack(*values)

print('Original values:', values)
print('Format string  :', s.format)
print('Uses           :', s.size, 'bytes')
print('Packed Value   :', binascii.hexlify(packed_data))

# output
# Original values: (1, b'ab', 2.7)
# Format string  : b'I 2s f'
# Uses           : 12 bytes
# Packed Value   : b'0100000061620000cdcc2c40'
複製程式碼

該示例使用函式 binascii.hexlify() 將打包值轉換為十六進位制位元組序列以進行列印。

用unpack()從打包中提取資料。

import struct
import binascii

packed_data = binascii.unhexlify(b'0100000061620000cdcc2c40')

s = struct.Struct('I 2s f')
unpacked_data = s.unpack(packed_data)
print('Unpacked Values:', unpacked_data)

# output
# Unpacked Values: (1, b'ab', 2.700000047683716)
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將打包值傳遞給 unpack()，返回基本相同的值（注意浮點值的差異）。

位元組順序

預設情況下，使用本機 C 庫的位元組序對值進行編碼 。通過在格式字串中提供顯式位元組序指令，可以輕鬆覆蓋該選項。

import struct
import binascii

values = (1, 'ab'.encode('utf-8'), 2.7)
print('Original values:', values)

endianness = [
    ('@', 'native, native'),
    ('=', 'native, standard'),
    ('<', 'little-endian'),
    ('>', 'big-endian'),
    ('!', 'network'),
]

for code, name in endianness:
    s = struct.Struct(code + ' I 2s f')
    packed_data = s.pack(*values)
    print()
    print('Format string  :', s.format, 'for', name)
    print('Uses           :', s.size, 'bytes')
    print('Packed Value   :', binascii.hexlify(packed_data))
    print('Unpacked Value :', s.unpack(packed_data))
    
# output
# Original values: (1, b'ab', 2.7)
# 
# Format string  : b'@ I 2s f' for native, native
# Uses           : 12 bytes
# Packed Value   : b'0100000061620000cdcc2c40'
# Unpacked Value : (1, b'ab', 2.700000047683716)
# 
# Format string  : b'= I 2s f' for native, standard
# Uses           : 10 bytes
# Packed Value   : b'010000006162cdcc2c40'
# Unpacked Value : (1, b'ab', 2.700000047683716)
# 
# Format string  : b'< I 2s f' for little-endian
# Uses           : 10 bytes
# Packed Value   : b'010000006162cdcc2c40'
# Unpacked Value : (1, b'ab', 2.700000047683716)
# 
# Format string  : b'> I 2s f' for big-endian
# Uses           : 10 bytes
# Packed Value   : b'000000016162402ccccd'
# Unpacked Value : (1, b'ab', 2.700000047683716)
# 
# Format string  : b'! I 2s f' for network
# Uses           : 10 bytes
# Packed Value   : b'000000016162402ccccd'
# Unpacked Value : (1, b'ab', 2.700000047683716)
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緩衝區

使用二進位制打包資料通常用於對效能要求較高的場景或將資料傳入和傳出擴充套件模組。通過避免為每個打包結構分配新緩衝區，可以優化這些情況。pack_into()和unpack_from()方法支援直接寫入預先分配的緩衝區。

import array
import binascii
import ctypes
import struct

s = struct.Struct('I 2s f')
values = (1, 'ab'.encode('utf-8'), 2.7)
print('Original:', values)

print()
print('ctypes string buffer')

b = ctypes.create_string_buffer(s.size)
print('Before  :', binascii.hexlify(b.raw))
s.pack_into(b, 0, *values)
print('After   :', binascii.hexlify(b.raw))
print('Unpacked:', s.unpack_from(b, 0))

print()
print('array')

a = array.array('b', b'\0' * s.size)
print('Before  :', binascii.hexlify(a))
s.pack_into(a, 0, *values)
print('After   :', binascii.hexlify(a))
print('Unpacked:', s.unpack_from(a, 0))

# output
# Original: (1, b'ab', 2.7)
# 
# ctypes string buffer
# Before  : b'000000000000000000000000'
# After   : b'0100000061620000cdcc2c40'
# Unpacked: (1, b'ab', 2.700000047683716)
# 
# array
# Before  : b'000000000000000000000000'
# After   : b'0100000061620000cdcc2c40'
# Unpacked: (1, b'ab', 2.700000047683716)
複製程式碼

size屬性告訴我們緩衝區需要多大。

相關文件：

pymotw.com/3/struct/in…

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