Python中二进制数据处理模块struct使用
Python中二进制数据处理模块struct使用
Python中没有二进制类型，但是可以使用string字符串类型来存储二进制数据，然后使用struct模块来对二进制数据进行处理。下面将详细描述如何使用struct模块来处理二进制数据。使用struct.pack把一个整数值打包成字符串，打开Python命令行，输入：
>>>import struct
>>> a =0x01020304
>>> str= struct.pack("I", a)
>>>repr(str)
"'\\x04\\x03\\x02\\x01'"
此时，str为一个字符串，字符串中的内容与整数a的二进制存储的内容相同。
使用struct.unpack把字符串解包成整数类型，如下：
>>> b =struct.unpack("I", str)
>>> b
(16909060,)
在解包之后，返回一个元组类型(tuple)的数据。
如果多个数据进行打包，可以在格式中指定打包的数据类型，然后数据通过参数传入：
>>> a ="hello"
>>> b ="world!"
>>> c =2
>>> d =45.123
>>> str= struct.pack("5s6sif", a, b, c, d)
等价于: struct.pack_into(“5s6sif”,str, 0, a, b, c, d)
>>> str
'helloworld!\x00\x02\x00\x00\x00\xf4}4B'
解包多个数据可以这样做：
>>>parts = struct.unpack("5s6sif", str)
等价于： struct.unpack_from(“5s6sif”, str, 0)
>>>parts
('hello','world!', 2, 45.12300109863281)
从上可以看到浮点值在解包后与原来值不一样，这是因为浮点数的精度问题导致的。
struct模块中二进制格式化表示
格式
C类型
Python类型
字节数
x
填充字节
无值
1
c
char
长度为1的字符串
1
b
signed char
整型
1
B
unsigned char
整型
1
?
_bool
bool
1
h
short
整型
2
H
unsigned short
整型
2
i
Int
整型
4
I
Unsigned int
整型
4
l
Long
整型
4
L
Unsigned long
整型
4
q
Long long
整型
8
Q
Unsigned long long
整型
8
f
float
浮点数
4
d
double
浮点数
8
s
Char[]
字符串
1
p
Char[]
字符串
1
P
Void *
long
4
最后一个可以用来表示指针类型，占4个字节（32位），8个字节（64位）。
为了在与不同硬件结构之间交换数据，需要考虑字节序，如下：
字符
字节序
大小和对齐
@
本机字节序
本机，本机4字节对齐
=
本机字节序
标准，按原字节数对齐
<
小尾字节序
标准，按原字节数对齐
>
大尾字节序
标准，按原字节对齐
!
网络字节序（大尾）
标准，按原字节对齐
注：缺省的情况下，使用本机字节序（同@），可以通过上面的字符修改字节序。
计算格式字符串的大小函数：struct.calcsize(fmt)
>>>struct.calcsize("ihi") 缺省为4字节对齐时，长度为12
12
>>>struct.calcsize("iih") 当h在最后的时（此时不4字节对齐），长度为10
10
>>>struct.calcsize("@ihi")
12
>>>struct.calcsize("=ihi")
10
>>>struct.calcsize(">ihi")
10
>>>struct.calcsize("<ihi")
10
>>>struct.calcsize("!ihi")
10
注：二进制文件打开/读取的时候需要使用“rb”/“wb”模式以二进制方式打开/读取文件。
注：关于LE(little-endian)和BE（big-endian）区别：
LE—最符合人的思维的字节序，地址低位存储值的低位，地址高位存储值的高位。
BE—最直观的字节序，地址低位存储值的高位，地址高位存储值的低位。
例如：双字0X01020304在内存中存储方式，LE=0403 02 01，BE=01 02 03 04。
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