python的二進位制轉化模組

在pyton中，通過struct模組來對二進位制進行轉換，主要包括兩大類函數，即用於打包的pack和用於解包的unpack。

其中，struct.pack的輸入格式為struct.pack(format, v1, v2, ...)，其中format為格式字串，v1,v2..為將要轉成bytes的字元。

例如

>>> import struct
>>> struct.pack('i', 15)
b'\x0f\x00\x00\x00'
>>> struct.pack('iii', 15, 16, 17)
b'\x0f\x00\x00\x00\x10\x00\x00\x00\x11\x00\x00\x00'
>>> struct.pack('b', 255)   #b格式的取值範圍是-128到127
struct.error: byte format requires -128 <= number <= 127
>>> struct.pack('B', 200)
b'\xc8'
>>> struct.pack('B', 71)    #128以內可用ASCII表示
b'G'

i代表int，15對應的二進位制程式碼為F000，故其輸出為b\x0f\x00\x00\x00。當格式字串為iii時，說明要將三個數位以整數型別轉化為二進位制。

其中，格式化字串中的每個字元都代表一種資料型別，其中整型相關的字元如下，左側為帶符號整型，右側為無符號整型

	C語言型別		C語言型別	標準大小
b	signed char	B	unsigned char	1
h	short	H	unsigned short	2
i	int	I	unsigned int	4
l	long	L	unsigned long	4
q	long long	Q	unsigned long long	8
n	ssize_t	N	size_t

其他型別

格式	C 型別	Python 型別	標準大小
x	填充位元組	無
c	char	長度為1的位元組串
?	_Bool	bool	1
e		float	2
f	float	float	4
d	double	float	8
s	char[]	位元組串
p	char[]	位元組串
P	void*	整數

struct中提供了獲取標準大小的函數，calcsize:

>>> struct.calcsize('B')
1
>>> struct.calcsize('i')
4

除了宣告被格式化時的資料型別，struct還可以指定對齊方式，例如

>>> struct.pack("i",15)
b'\x0f\x00\x00\x00'
>>> struct.pack(">i",15)    #小端序
b'\x00\x00\x00\x0f'
>>> struct.pack("<i",15)    #大端序
b'\x0f\x00\x00\x00'

其對應字元的含義分別為

@	=	<	>	!
本機	本機	小端	大端	網路(大端)

其中預設為@，即本機位元組順序。

在熟悉了pack之後，與之對偶的unpack也就沒啥難度了

>>> test = struct.pack("III",125,1255,12555)
>>> struct.unpack("III",test)
(125, 1255, 12555)

除了pack和unpack，struct模組還提供了C語言風格的一對函數pack_into和unpack_from，二者的宣告分別為

struct.pack_into(format, buffer, offset, v1, v2, ...)
struct.unpack_from(format, /, buffer, offset=0)

其中buffer表示緩衝流，在pack_into中，將v1,v2...以offset的偏置打包入buffer中；在unpack_from中，將buffer中的資料從offset處依次取出。

struct中封裝了用於二進位制處理的類Struct，按照以往經驗，其pack函數的實現方法很有可能是下面這種

def pack(format,*args):
    return Struct(format).pack(args)

其中Struct的初始化方法就是輸入一個格式化字串，例如

>>> s = struct.Struct("III")
>>> s.pack(1,2,3)
b'\x01\x00\x00\x00\x02\x00\x00\x00\x03\x00\x00\x00'