[Module]Struct Module学习（待续）

简述

Python的struct模块被用来转换为字节为单位的binary数据。即实现Python数值和C语言中的字节数据之间的转换。Python好像也提供了bytes对象。
字节数据在binary文件存取，网络连接中会使用比较多。将C结构体转为Python时(称为packing?)，因为C结构中会有字节对齐的问题，所以转为Python也要注意做padding，而在将Python转换为C结构体（unpacking）时也要注意该问题。
有几个struct模块的函数使用了buffer这个参数，这说明该对象实现了Buffer Protocol，用于提供readable或read-writable的buffer。这个Buffer Protocol可能是在C一层实现的了。

Buffer Protocol

Python有时需要一些底层的array或buffer的结构，像bytes, bytearray这样的对象，还有array.array。从上层来讲，如果能直接访问这样的buffer，避免许多不必要的拷贝，在一些图像，数据分析等方面是很有用的。而Buffer Protocol就是在C这一层为满足Python这样的需求而设计的。

Protocol Sides

其实是该Protocol涉及的两个使用角色：

• 生产者端：导出buffer interface，暴露底层buffer的信息；
• 消费者端：提供了多种方法来获取底层raw data的指针（引用？）；
  简单例子像bytes, bytearray，将它们底层的buffer以字节流的形式导出来。
  file对象的write()方法就是一个典型的buffer interface的消费者。file对象可以通过buffer interface导出字节流，继而写入文件。
  buffer interface的消费者端有两种方式获取一个buffer：
• PyObject_GetBuffer()
• PyArg_ParseTuple()
  当buffer不再需要时，都需要显示的调用PyBuffer_Release()来释放掉，否则很容易招致内存泄漏。

Buffer structure

buffer structure可以以binary数据的格式暴露一个对象，即提供了一种从memory的角度来访问对象的方式（初步这样理解）。
buffer其实是C结构，而非PyObject指针。
Py_buffer:
- void *buf: 指向buffer空间的指针；
- void *obj: 导出对象的新引用；
- Py_ssize_t len: product(shape) * itemsize，即底层memory空间的大小，当然如果不是数据结构的话，memory空间有可能是不连续的；
- int readonly: 标识该buffer是否是read-only;
- Py_ssize_t itemsize: 单个元素的字节数，数值和struct.calcsize()相同；
- const char *format: 一个NUL停止符；
- int ndim: 多维数组的维数;
- Py_ssize_t shape: shape[0] … * shape[ndim-1] * itemsize = len;
- Py_ssize_t *strides: 可以是任意整数；
- Py_ssize_t *suboffsets:
- void *internal: 内部使用

Buffer相关函数

• int PyObject_CheckBuffer(PyObject *obj)： 检查Object是否支持buffer interface，支持则返回1，否则返回0；
• int PyObject_GetBuffer(PyObject *exporter, Py_buffer *view, int flags)： 想exporter请求buffer；
• void PyBuffer_Release(Py_buffer *view)： 释放上面get到的buffer；
• Py_ssize_t PyBuffer_SizeFromFormat(const char *) ： 该函数尚未实现……；
• int PyBuffer_IsContiguous(Py_buffer *view, char order)： memory是否连续，连续返回1，否则返回0；
• void PyBuffer_FillContiguousStrides(int ndim, Py_ssize_t *shape, Py_ssize_t *strides, Py_ssize_t itemsize, char order) ：
• int PyBuffer_FillInfo(Py_buffer *view, PyObject *exporter, void *buf, Py_ssize_t len, int readonly, int flags)

struct Exceptions

struct.error

struct functions

• struct.pack(fmt, v1, v2, …) ： 根据格式化字符串fmt进行packing，返回一个包含v1,v2的字节对象；
• struct.pack_into(fmt, buffer, offset, v1, v2, …) ： 根据格式化字符串fmt将v1, v2进行packing，然后将packing后的字节流写入到buffer的以offset位置开始的地方；
• struct.unpack(fmt, buffer) ：