Python中struct.pack()和struct.unpack()用法详解

    python中的struct主要是用来处理C结构数据的,读入时先转换为Python的字符串类型,然后再转换为Python的结构化类型,比如元组(tuple)啥的~。一般输入的渠道来源于文件或者网络的二进制流。

1.struct.pack()和struct.unpack()

    在转化过程中,主要用到了一个格式化字符串(format strings),用来规定转化的方法和格式。

    下面来谈谈主要的方法:

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

  将v1,v2等参数的值进行一层包装,包装的方法由fmt指定。被包装的参数必须严格符合fmt。最后返回一个包装后的字符串。

1.2 struct.unpack(fmt,string)

  顾名思义,解包。比如pack打包,然后就可以用unpack解包了。返回一个由解包数据(string)得到的一个元组(tuple), 即使仅有一个数据也会被解包成元组。其中len(string) 必须等于 calcsize(fmt),这里面涉及到了一个calcsize函数。struct.calcsize(fmt):这个就是用来计算fmt格式所描述的结构的大小。

   格式字符串(format string)由一个或多个格式字符(format characters)组成,对于这些格式字符的描述参照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.代码示例

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)


    首先将参数1,2,3打包,打包前1,2,3明显属于python数据类型中的integer,pack后就变成了C结构的二进制串,转成 python的string类型来显示就是  '\x01\x00\x00\x00\x02\x00\x03'。由于本机是小端('little- endian',关于大端和小端的区别请参照这里, 故而高位放在低地址段。i 代表C struct中的int类型,故而本机占4位,1则表示为01000000;h 代表C struct中的short类型,占2位,故表示为0200;同理b 代表C struct中的signed char类型,占1位,故而表示为03。

    其他结构的转换也类似,有些特别的可以参考官方文档的Manual。

    在Format string 的首位,有一个可选字符来决定大端和小端,列表如下:

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

    如果没有附加,默认为@,即使用本机的字符顺序(大端or小端),对于C结构的大小和内存中的对齐方式也是与本机相一致的(native),比如有的机器integer为2位而有的机器则为四位;有的机器内存对其位四位对齐,有的则是n位对齐(n未知,我也不知道多少)。

    还有一个标准的选项,被描述为:如果使用标准的,则任何类型都无内存对齐。

    比如刚才的小程序的后半部分,使用的format string中首位为!,即为大端模式标准对齐方式,故而输出的为'\x00\x00\x00\x01\x00\x02\x03',其中高位自己就被放在内存的高地址位了。


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