二進(jìn)制數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Struct

在C/C++語言中，struct被稱為結(jié)構(gòu)體。而在Python中，struct是一個(gè)專門的庫，用于處理字節(jié)串與原生Python數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型之間的轉(zhuǎn)換。

本篇，將詳細(xì)介紹二進(jìn)制數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)struct的使用方式。

函數(shù)與Struct類

struct庫包含了一組處理結(jié)構(gòu)值得模塊級函數(shù)，以及一個(gè)Struct類。格式指示符將由字符串格式轉(zhuǎn)換為一種編譯表示，這與處理正則表達(dá)式得方式類似。

這個(gè)轉(zhuǎn)換會耗費(fèi)一些資源，所以創(chuàng)建一個(gè)Struct實(shí)例并再這個(gè)實(shí)例上調(diào)用方法時(shí)，只完成一次轉(zhuǎn)換，往往會更高效。

打包

Struct支持使用格式指示符將數(shù)據(jù)打包為字符串，另外支持從字符串解包數(shù)據(jù)，格式指示符由表示數(shù)據(jù)類型的字符串和可選的數(shù)量及字節(jié)序指示符構(gòu)成。

下面，我們來打包一個(gè)元組，將其轉(zhuǎn)換為16進(jìn)制字節(jié)序列，示例如下：

import struct
import binascii

values = (2, 'lyj'.encode('UTF-8'), 3.8)
s = struct.Struct('I 3s f')
packed_data = s.pack(*values)
print("原值：", values)
print("格式指示符：", s.format)
print("大?。?, s.size, 'bytes')
print("打包值：", binascii.hexlify(packed_data))

運(yùn)行之后，效果如下：

這里的格式指示符為“I 3s f”。前面介紹array數(shù)組時(shí)，我們已經(jīng)列出過一個(gè)表格。其中I標(biāo)識一個(gè)整型或長整型，3s表示3個(gè)字節(jié)字符串（lyj）,f表示浮點(diǎn)數(shù)。

解包

struct庫使用unpack()可以從打包的表示數(shù)據(jù)中抽取數(shù)據(jù)，這里直接復(fù)制上面的打包值，進(jìn)行測試。示例如下：

import struct
import binascii

packed_data = binascii.unhexlify(b'020000006c796a0033337340')
s = struct.Struct('I 3s f')
unpacked_data = s.unpack(packed_data)
print("解包值：", unpacked_data)

運(yùn)行之后，效果如下：

雖然使用unpack()解包基本會得到相同值，但浮點(diǎn)數(shù)的值有微小的差別。

字節(jié)序指示符

默認(rèn)情況下，值會使用原生C庫的字節(jié)序(endianness)來編碼。Struct的字節(jié)序指示符如下表所示：

示例如下：

import struct
import binascii

values = (2, 'lyj'.encode('UTF-8'), 3.8)
endianness = [
    ('@', '原生順序'),
    ('=', '原生標(biāo)準(zhǔn)'),
    ('<', '小端'),
    ('>', '大端'),
    ('!', '網(wǎng)絡(luò)順序'),
]
for code, name in endianness:
    s = struct.Struct(code + ' I 3s f')
    packed_data = s.pack(*values)
    print("格式化字符串：", s.format, ' for ', name)
    print("大?。?, s.size, 'bytes')
    print("打包：", binascii.hexlify(packed_data))
    print("解包：", s.unpack(packed_data))

運(yùn)行之后，效果如下：

如果想改變字節(jié)序來編碼，如上面代碼所示，只需要改變格式串中提供一個(gè)顯式的字節(jié)序指令，就可以很容易地覆蓋這個(gè)默認(rèn)選擇。

緩沖區(qū)

通常在強(qiáng)調(diào)性能的情況下或者向擴(kuò)展模塊傳入或傳出數(shù)據(jù)時(shí)才會處理二進(jìn)制打包數(shù)據(jù)。

為了避免為每個(gè)打包結(jié)構(gòu)分配一個(gè)新緩沖區(qū)所帶來的開銷，通常情況下，我們使用pack_into()和unpack_from()方法支持直接寫入預(yù)分配的緩沖區(qū)。

示例如下：

import struct
import binascii
import ctypes
import array

values = (2, 'lyj'.encode('UTF-8'), 3.8)
s = struct.Struct('I 3s f')
print("原始值：", values)
b = ctypes.create_string_buffer(s.size)
print("打包之前(緩沖區(qū)的值)：", binascii.hexlify(b.raw))
s.pack_into(b, 0, *values)
print("打包之后(緩沖區(qū)的值)：", binascii.hexlify(b.raw))
print("解包：", s.unpack_from(b, 0))

a = array.array('b', b'\0' * s.size)
print("打包之前(緩沖區(qū)的值)：", binascii.hexlify(a))
s.pack_into(a, 0, *values)
print('打包之后(緩沖區(qū)的值)：', binascii.hexlify(a))
print("解包：", s.unpack_from(a, 0))

運(yùn)行之后，效果如下：

這里通過兩種方式，創(chuàng)建緩沖區(qū)。其中size屬性用于指出緩沖區(qū)需要的大小。

到此這篇關(guān)于Pytho 二進(jìn)制數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Struct的具體使用的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Pytho 二進(jìn)制數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Struct內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

最新評論