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Python中二進(jìn)制數(shù)據(jù)處理模塊struct使用

Python中沒有二進(jìn)制類型，但是可以使用string字符串類型來存儲(chǔ)二進(jìn)制數(shù)據(jù)，然后使用struct模塊來對(duì)二進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。下面將詳細(xì)描述如何使用struct模塊來處理二進(jìn)制數(shù)據(jù)。
使用struct.pack把一個(gè)整數(shù)值打包成字符串，打開Python命令行，輸入：
>>>import struct
>>> a =0x01020304
>>> str= struct.pack("I", a)
>>>repr(str)
"'\\x04\\x03\\x02\\x01'"
此時(shí)，str為一個(gè)字符串，字符串中的內(nèi)容與整數(shù)a的二進(jìn)制存儲(chǔ)的內(nèi)容相同。

使用struct.unpack把字符串解包成整數(shù)類型，如下：
>>> b =struct.unpack("I", str)
>>> b
(16909060,)
在解包之后，返回一個(gè)元組類型(tuple)的數(shù)據(jù)。
如果多個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行打包，可以在格式中指定打包的數(shù)據(jù)類型，然后數(shù)據(jù)通過參數(shù)傳入：
>>> a ="hello"
>>> b ="world!"
>>> c =2
>>> d =45.123
>>> str= struct.pack("5s6sif", a, b, c, d)
等價(jià)于: struct.pack_into(“5s6sif”,str,  0, a, b, c, d)
>>> str
'helloworld!\x00\x02\x00\x00\x00\xf4}4B'
解包多個(gè)數(shù)據(jù)可以這樣做：
>>>parts = struct.unpack("5s6sif", str)
等價(jià)于：  struct.unpack_from(“5s6sif”, str, 0)
>>>parts
('hello','world!', 2, 45.12300109863281)
從上可以看到浮點(diǎn)值在解包后與原來值不一樣，這是因?yàn)楦↑c(diǎn)數(shù)的精度問題導(dǎo)致的。
struct模塊中二進(jìn)制格式化表示
Format C Type Python type Standard size 
x pad byte no value     
c char string of length 1
b signed char integer 1   
B unsigned char integer 1   
? _Bool bool 1 (1) 
h short integer 2   
H unsigned short integer 2   
i int integer 4   
I unsigned int integer 4   
l long integer 4   
L unsigned long integer 4   
q long long integer 8 (2) 
Q unsigned long long integer 8 (2) 
f float float 4 (3) 
d double float 8 (3) 
s char[] string     
p char[] string     
P void * integer




最后一個(gè)可以用來表示指針類型，占4個(gè)字節(jié)（32位），8個(gè)字節(jié)（64位）。
為了在與不同硬件結(jié)構(gòu)之間交換數(shù)據(jù)，需要考慮字節(jié)序，如下：
字符
字節(jié)序
大小和對(duì)齊
@
本機(jī)字節(jié)序
本機(jī)，本機(jī)4字節(jié)對(duì)齊
=
本機(jī)字節(jié)序
標(biāo)準(zhǔn)，按原字節(jié)數(shù)對(duì)齊
< 
小尾字節(jié)序
標(biāo)準(zhǔn)，按原字節(jié)數(shù)對(duì)齊
> 
大尾字節(jié)序
標(biāo)準(zhǔn)，按原字節(jié)對(duì)齊
!
網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序（大尾）
標(biāo)準(zhǔn)，按原字節(jié)對(duì)齊

注：缺省的情況下，使用本機(jī)字節(jié)序（同@），可以通過上面的字符修改字節(jié)序。
計(jì)算格式字符串的大小函數(shù)：struct.calcsize(fmt)
>>>struct.calcsize("ihi")                       缺省為4字節(jié)對(duì)齊時(shí)，長(zhǎng)度為12
12
>>>struct.calcsize("iih")                       當(dāng)h在最后的時(shí)（此時(shí)不4字節(jié)對(duì)齊），長(zhǎng)度為10
10
>>>struct.calcsize("@ihi")
12
>>>struct.calcsize("=ihi")
10
>>>struct.calcsize(">ihi")
10
>>>struct.calcsize("<ihi")
10
>>>struct.calcsize("!ihi")
10
注：二進(jìn)制文件打開/讀取的時(shí)候需要使用“rb”/“wb”模式以二進(jìn)制方式打開/讀取文件。
注：關(guān)于LE(little-endian)和BE（big-endian）區(qū)別：
LE—最符合人的思維的字節(jié)序，地址低位存儲(chǔ)值的低位，地址高位存儲(chǔ)值的高位。
BE—最直觀的字節(jié)序，地址低位存儲(chǔ)值的高位，地址高位存儲(chǔ)值的低位。
例如：雙字0X01020304在內(nèi)存中存儲(chǔ)方式，LE=0403 02 01，BE=01 02 03 04。