Python中struct pack 和struct unpack 用法详细说明

刺骨的言语ヽ痛彻心扉 2022-03-20 05:58 192阅读 0赞

[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][Link 1] 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][Link 2]([for][]mat [string][Link 1]s)，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][Link 3]，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][Link 4]。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:

![Python中struct.pack()和struct.unpack()用法详细说明][Python_struct.pack_struct.unpack]

2.代码示例

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> 
    <div>
      1 
    </div> 
    <div>
      2 
    </div> 
    <div>
      3 
    </div> 
    <div>
      4 
    </div> 
    <div>
      5 
    </div> 
    <div>
      6 
    </div> 
    <div>
      7 
    </div> 
    <div>
      8 
    </div> 
    <div>
      9 
    </div> 
    <div>
      10 
    </div> 
    <div>
      11 
    </div> 
    <div>
      12 
    </div> 
    <div>
      13 
    </div> 
    <div>
      14 
    </div> 
    <div>
      15 
    </div> 
    <div>
      16 
    </div></td> 
   <td> 
    <div> 
     <div> 
      <code>import</code>&nbsp; 
      <code>struct</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code># native byteorder</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>buffer</code>&nbsp; 
      <code>=</code>&nbsp; 
      <code>struct.pack(</code> 
      <code>"ihb"</code> 
      <code>,&nbsp;</code> 
      <code>1</code> 
      <code>,&nbsp;</code> 
      <code>2</code> 
      <code>,&nbsp;</code> 
      <code>3</code> 
      <code>)</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>print</code>&nbsp; 
      <code>repr</code> 
      <code>(</code> 
      <code>buffer</code> 
      <code>)</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>print</code>&nbsp; 
      <code>struct.unpack(</code> 
      <code>"ihb"</code> 
      <code>,&nbsp;</code> 
      <code>buffer</code> 
      <code>)</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code># data from a sequence, network byteorder</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>data&nbsp;</code> 
      <code>=</code>&nbsp; 
      <code>[</code> 
      <code>1</code> 
      <code>,&nbsp;</code> 
      <code>2</code> 
      <code>,&nbsp;</code> 
      <code>3</code> 
      <code>]</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>buffer</code>&nbsp; 
      <code>=</code>&nbsp; 
      <code>struct.pack(</code> 
      <code>"!ihb"</code> 
      <code>,&nbsp;</code> 
      <code>*</code> 
      <code>data)</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>print</code>&nbsp; 
      <code>repr</code> 
      <code>(</code> 
      <code>buffer</code> 
      <code>)</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>print</code>&nbsp; 
      <code>struct.unpack(</code> 
      <code>"!ihb"</code> 
      <code>,&nbsp;</code> 
      <code>buffer</code> 
      <code>)</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;</code>&nbsp; 
     </div> 
     <div> 
      <code>Output:</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>'\x01\x00\x00\x00\x02\x00\x03'</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>(</code> 
      <code>1</code> 
      <code>,&nbsp;</code> 
      <code>2</code> 
      <code>,&nbsp;</code> 
      <code>3</code> 
      <code>)</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>'\x00\x00\x00\x01\x00\x02\x03'</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>(</code> 
      <code>1</code> 
      <code>,&nbsp;</code> 
      <code>2</code> 
      <code>,&nbsp;</code> 
      <code>3</code> 
      <code>)</code> 
     </div> 
    </div></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

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][Link 5]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- [end][]ian',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：

![Python中struct.pack()和struct.unpack()用法详细说明][Python_struct.pack_struct.unpack 1]

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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[python]: http://www.php.cn/wiki/1514.html
[Link 1]: http://www.php.cn/wiki/57.html
[Link 2]: http://www.php.cn/code/7516.html
[for]: http://www.php.cn/wiki/125.html
[Link 3]: https://www.baidu.com/s?wd=%E9%A1%BE%E5%90%8D%E6%80%9D%E4%B9%89&tn=24004469_oem_dg&rsv_dl=gh_pl_sl_csd
[Link 4]: http://www.php.cn/wiki/145.html
[Python_struct.pack_struct.unpack]: /images/20220320/165ed5d3e96f4eedbf8ef9de5716d173.png
[Link 5]: http://www.php.cn/code/5808.html
[integer]: http://www.php.cn/wiki/54.html
[end]: http://www.php.cn/wiki/1048.html
[Python_struct.pack_struct.unpack 1]: /images/20220320/0f960ba6ad364c039ebbc090da10f9c3.png
[https_blog.csdn.net_jiangjunshow]: https://blog.csdn.net/jiangjunshow/article/details/77338485