使用struct处理二进制
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。
struct模块中最重要的三个函数是pack(), unpack(), calcsize()
pack(fmt, v1, v2, ...) 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)
unpack(fmt, string) 按照给定的格式(fmt)解析字节流string,返回解析出来的tuple
calcsize(fmt) 计算给定的格式(fmt)占用多少字节的内存
struct中支持的格式如下表:
Format |
C Type |
Python |
字节数 |
x |
pad byte |
no value |
1 |
c |
char |
string of length 1 |
1 |
b |
signed char |
integer |
1 |
B |
unsigned char |
integer |
1 |
? |
_Bool |
bool |
1 |
h |
short |
integer |
2 |
H |
unsigned short |
integer |
2 |
i |
int |
integer |
4 |
I |
unsigned int |
integer or long |
4 |
l |
long |
integer |
4 |
L |
unsigned long |
long |
4 |
q |
long long |
long |
8 |
Q |
unsigned long long |
long |
8 |
f |
float |
float |
4 |
d |
double |
float |
8 |
s |
char[] |
string |
1 |
P |
void * |
long |
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.P用来转换一个指针,其长度和机器字长相关
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 | Size and alignment |
@ | native | native 凑够4个字节 |
= | native | standard 按原字节数 |
< | little-endian | standard 按原字节数 |
> | big-endian | standard 按原字节数 |
! | network(=big-endian) | standard 按原字节数 |
使用方法是放在fmt的第一个位置,就像'@5s6sif'
1、比如有一个结构体
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。
import struct
id, tag, version, count = struct.unpack("!H4s2I", s)
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。
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。
2、二进制实例
import struct
a=12.34
bytes=struct.pack('i',a)
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:
a,=struct.unpack('i',bytes)
#a=12
注意,unpack返回的是tuple
如果是由多个数据构成的,可以这样:
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
a,b,c,d=struct.unpack('5s6sif',bytes)
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
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。
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