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。