[转]Python使用struct处理二进制(pack和unpack用法)
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这篇文章写的很好，所以无耻的转了。。
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()
| 1 2 3 4 5 6 7 8 | # 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) |
上述fmt中，支持的格式为：
| FORMAT | C TYPE | PYTHON TYPE | STANDARD SIZE | NOTES |
|---|---|---|---|---|
| x | pad byte | no value | ||
| c | char | string of length 1 | 1 | |
| b | signed char | integer | 1 | (3) |
| B | unsigned char | integer | 1 | (3) |
| ? | _Bool | bool | 1 | (1) |
| h | short | integer | 2 | (3) |
| H | unsigned short | integer | 2 | (3) |
| i | int | integer | 4 | (3) |
| I | unsigned int | integer | 4 | (3) |
| l | long | integer | 4 | (3) |
| L | unsigned long | integer | 4 | (3) |
| q | long long | integer | 8 | (2), (3) |
| Q | unsigned long long | integer | 8 | (2), (3) |
| f | float | float | 4 | (4) |
| d | double | float | 8 | (4) |
| s | char[] | string | ||
| p | char[] | string | ||
| P | void * | integer | (5), (3) |
注1.q和Q只在机器支持64位操作时有意思
注2.每个格式前可以有一个数字，表示个数
注3.s格式表示一定长度的字符串，4s表示长度为4的字符串，但是p表示的是pascal字符串
注4.P用来转换一个指针，其长度和机器字长相关
注5.最后一个可以用来表示指针类型的，占4个字节
为了同c中的结构体交换数据，还要考虑有的c或c++编译器使用了字节对齐，通常是以4个字节为单位的32位系统，故而struct根据本地机器字节顺序转换.可以用格式中的第一个字符来改变对齐方式.定义如下：
| CHARACTER | BYTE ORDER | SIZE | ALIGNMENT |
|---|---|---|---|
| @ | native | native | native |
| = | native | standard | none |
| < | little-endian | standard | none |
| > | big-endian | standard | none |
| ! | network (= big-endian) | standard | none |
使用方法是放在fmt的第一个位置，就像’@5s6sif’
例子1：
结构体如下：
| 1 2 3 4 5 6 7 | struct Header { unsigned short id; char [4] tag; unsigned int version; unsigned int count; } |
通过socket.recv接收到了一个上面的结构体数据，存在字符串s中，现在需要把它解析出来，可以使用unpack()函数：
| 1 2 | import struct id , tag, version, count = struct.unpack( "!H4s2I" , s) |
上面的格式字符串中，!表示我们要使用网络字节顺序解析，因为我们的数据是从网络中接收到的，在网络上传送的时候它是网络字节顺序的.后面的H表示 一个unsigned short的id,4s表示4字节长的字符串，2I表示有两个unsigned int类型的数据.
就通过一个unpack，现在id, tag, version, count里已经保存好我们的信息了.
同样，也可以很方便的把本地数据再pack成struct格式：
| 1 | ss = struct.pack( "!H4s2I" , id , tag, version, count); |
pack函数就把id, tag, version, count按照指定的格式转换成了结构体Header，ss现在是一个字符串(实际上是类似于c结构体的字节流)，可以通过 socket.send(ss)把这个字符串发送出去。
例子2：
| 1 2 3 4 5 6 | 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的二进制存储内容相同。
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：
| 1 2 | # 注意，unpack返回的是tuple !! a, = struct.unpack( 'i' ,bytes) |
如果是由多个数据构成的，可以这样：
| 1 2 3 4 5 6 | a = 'hello' b = 'world!' c = 2 d = 45.123 bytes = struct.pack( '5s6sif' ,a,b,c,d) |
此时的bytes就是二进制形式的数据了，可以直接写入文件比如 binfile.write(bytes)
然后，当我们需要时可以再读出来，bytes=binfile.read()
再通过struct.unpack()解码成python变量：
| 1 | a,b,c,d = struct.unpack( '5s6sif' ,bytes) |
’5s6sif’这个叫做fmt，就是格式化字符串，由数字加字符构成，5s表示占5个字符的字符串，2i，表示2个整数等等，下面是可用的字符及类型，ctype表示可以与python中的类型一一对应。
注意：二进制文件处理时会碰到的问题
我们使用处理二进制文件时，需要用如下方法：
| 1 2 3 | 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')的结果到底有何不同呢？
不同之处有两个地方：
第一，使用’r'的时候如果碰到’0x1A’，就会视为文件结束，这就是EOF。使用’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。使用’rb’的时候会一直读到文件末尾。
第二，对于字符串x=’abc\ndef’，我们可用len(x)得到它的长度为7，\n我们称之为换行符，实际上是’0X0A’。当我们用’w'即文本方式写的时候，在windows平台上会自动将’0X0A’变成两个字符’0X0D’，’0X0A’，即文件长度实际上变成8.。当用’r'文本方式读取时，又自动的转换成原来的换行符。如果换成’wb’二进制方式来写的话，则会保持一个字符不变，读取时也是原样读取。所以如果用文本方式写入，用二进制方式读取的话，就要考虑这多出的一个字节了。’0X0D’又称回车符。linux下不会变。因为linux只使用’0X0A’来表示换行。