Python實現(xiàn)Linux命令xxd -i功能

更新時間：2016年03月06日 14:10:32 作者：clover_toeic

這篇文章主要介紹了Python實現(xiàn)Linux命令xxd -i功能的相關(guān)資料,需要的朋友可以參考下

一. Linux xxd -i功能

Linux系統(tǒng)xxd命令使用二進(jìn)制或十六進(jìn)制格式顯示文件內(nèi)容。若未指定outfile參數(shù)，則將結(jié)果顯示在終端屏幕上；否則輸出到outfile中。詳細(xì)的用法可參考linux命令xxd。

本文主要關(guān)注xxd命令-i選項。使用該選項可輸出以inputfile為名的C語言數(shù)組定義。例如，執(zhí)行echo 12345 > test和xxd -i test命令后，輸出為：

unsigned char test[] = {
0x31, 0x32, 0x33, 0x34, 0x35, 0x0a
};
unsigned int test_len = 6;

可見，數(shù)組名即輸入文件名(若有后綴名則點號替換為下劃線)。注意，0x0a表示換行符LF，即'\n'。

二. xxd -i常見用途

當(dāng)設(shè)備沒有文件系統(tǒng)或不支持動態(tài)內(nèi)存管理時，有時會將二進(jìn)制文件(如引導(dǎo)程序和固件)內(nèi)容存儲在C代碼靜態(tài)數(shù)組內(nèi)。此時，借助xxd命令就可自動生成版本數(shù)組。舉例如下：

1) 使用Linux命令xdd將二進(jìn)制文件VdslBooter.bin轉(zhuǎn)換為16進(jìn)制文件DslBooter.txt：

xxd -i < VdslBooter.bin > DslBooter.txt

其中，'-i'選項表示輸出為C包含文件的風(fēng)格(數(shù)組方式)。重定向符號'<'將VdslBooter.bin文件內(nèi)容重定向到標(biāo)準(zhǔn)輸入，該處理可剔除數(shù)組聲明和長度變量定義，使輸出僅包含16進(jìn)制數(shù)值。

2) 在C代碼源文件內(nèi)定義相應(yīng)的靜態(tài)數(shù)組：

static const uint8 bootImageArray[] = {
#include " ../../DslBooter.txt"
};
TargetImage bootImage = {
(uint8 *) bootImageArray,
sizeof(bootImageArray) / sizeof(bootImageArray[0])
};

編譯源碼時，DslBooter.txt文件的內(nèi)容會自動展開到上述數(shù)組內(nèi)。通過巧用#include預(yù)處理指令，可免去手工拷貝數(shù)組內(nèi)容的麻煩。

三. 類xxd -i功能的Python實現(xiàn)

本節(jié)將使用Python2.7語言實現(xiàn)類似xxd -i的功能。

因為作者處于學(xué)習(xí)階段，代碼中存在許多寫法不同但功能相同或相近的地方，旨在提供不同的語法參考，敬請諒解。

首先，請看一段短小卻完整的程序(保存為xddi.py)：

#!/usr/bin/python
#coding=utf-8
#判斷是否C語言關(guān)鍵字
CKeywords = ("auto", "break", "case", "char", "const", "continue", "default",
"do","double","else","enum","extern","float","for",
"goto","if","int","long","register","return","short",
"signed","static","sizeof","struct","switch","typedef","union",
"unsigned","void","volatile","while", "_Bool") #_Bool為C99新關(guān)鍵字
def IsCKeywords(name):
for x in CKeywords:
if cmp(x, name) == 0:
return True
return False
if __name__ == '__main__':
print IsCKeywords('const')
#Xxdi()

這段代碼判斷給定的字符串是否為C語言關(guān)鍵字。在Windows系統(tǒng)cmd命令提示符下輸入E:\PyTest>python xxdi.py，執(zhí)行結(jié)果為True。

接下來的代碼片段將省略頭部的腳本和編碼聲明，以及尾部的'main'段。

生成C數(shù)組前，應(yīng)確保數(shù)組名合法。C語言標(biāo)識符只能由字母、數(shù)字和下劃線組成，且不能以數(shù)字開頭。此外，關(guān)鍵字不能用作標(biāo)識符。所有，需要對非法字符做處理，其規(guī)則參見代碼注釋：

import re
def GenerateCArrayName(inFile):
#字母數(shù)字下劃線以外的字符均轉(zhuǎn)為下劃線
#'int $=5;'的定義在Gcc 4.1.2可編譯通過，但此處仍視為非法標(biāo)識符
inFile = re.sub('[^0-9a-zA-Z\_]', '_', inFile) #'_'改為''可剔除非法字符
#數(shù)字開頭加雙下劃線
if inFile[0].isdigit() == True:
inFile = '__' + inFile
#若輸入文件名為C語言關(guān)鍵字，則將其大寫并加下劃線后綴作為數(shù)組名
#不能僅僅大寫或加下劃線前，否則易于用戶自定義名沖突
if IsCKeywords(inFile) is True:
inFile = '%s_' %inFile.upper()
return inFile

以print GenerateCArrayName('1a$if1#1_4.txt')執(zhí)行時，入?yún)⒆址畬⒈晦D(zhuǎn)換為__1a_if1_1_4_txt。類似地，_Bool被轉(zhuǎn)換為_BOOL_。

為了盡可能模擬Linux命令風(fēng)格，還需提供命令行選項和參數(shù)。解析模塊選用optionparser，其用法詳見python命令行解析。類xxd -i功能的命令行實現(xiàn)如下：

#def ParseOption(base, cols, strip, inFile, outFile):
def ParseOption(base = 16, cols = 12, strip = False, inFile = '', outFile = None):
from optparse import OptionParser
custUsage = '\n xxdi(.py) [options] inFile [outFile]'
parser = OptionParser(usage=custUsage)
parser.add_option('-b', '--base', dest='base',
help='represent values according to BASE(default:16)')
parser.add_option('-c', '--column', dest='col',
help='COL octets per line(default:12)')
parser.add_option('-s', '--strip', action='store_true', dest='strip',
help='only output C array elements')
(options, args) = parser.parse_args()
if options.base is not None:
base = int(options.base)
if options.col is not None:
cols = int(options.col)
if options.strip is not None:
strip = True
if len(args) == 0:
print 'No argument, at least one(inFile)!\nUsage:%s' %custUsage
if len(args) >= 1:
inFile = args[0]
if len(args) >= 2:
outFile = args[1]
return ([base, cols, strip], [inFile, outFile])

被注釋掉的def ParseOption(...)原本是以下面的方式調(diào)用：

base = 16; cols = 12; strip = False; inFile = ''; outFile = ''
([base, cols, strip], [inFile, outFile]) = ParseOption(base,
cols, strip, inFile, outFile)

其意圖是同時修改base、cols、strip等參數(shù)值。但這種寫法非常別扭，改用缺省參數(shù)的函數(shù)定義方式，調(diào)用時只需要寫ParseOption()即可。若讀者知道更好的寫法，望不吝賜教。

以-h選項調(diào)出命令提示，可見非常接近Linux風(fēng)格：

E:\PyTest>python xxdi.py -h
Usage:
xxdi(.py) [options] inFile [outFile]
Options:
-h, --help show this help message and exit
-b BASE, --base=BASE represent values according to BASE(default:16)
-c COL, --column=COL COL octets per line(default:12)
-s, --strip only output C array elements

基于上述練習(xí)，接著完成本文的重頭戲：

def Xxdi():
#解析命令行選項及參數(shù)
([base, cols, strip], [inFile, outFile]) = ParseOption()
import os
if os.path.isfile(inFile) is False:
print ''''%s' is not a file!''' %inFile
return
with open(inFile, 'rb') as file: #必須以'b'模式訪問二進(jìn)制文件
#file = open(inFile, 'rb') #Python2.5以下版本不支持with...as語法
#if True:
#不用for line in file或readline(s)，以免遇'0x0a'換行
content = file.read()

#將文件內(nèi)容"打散"為字節(jié)數(shù)組
if base is 16: #Hexadecimal
content = map(lambda x: hex(ord(x)), content)
elif base is 10: #Decimal
content = map(lambda x: str(ord(x)), content)
elif base is 8: #Octal
content = map(lambda x: oct(ord(x)), content)
else:
print '[%s]: Invalid base or radix for C language!' %base
return
#構(gòu)造數(shù)組定義頭及長度變量
cArrayName = GenerateCArrayName(inFile)
if strip is False:
cArrayHeader = 'unsigned char %s[] = {' %cArrayName
else:
cArrayHeader = ''
cArrayTailer = '};\nunsigned int %s_len = %d;' %(cArrayName, len(content))
if strip is True: cArrayTailer = ''
#print會在每行輸出后自動換行
if outFile is None:
print cArrayHeader
for i in range(0, len(content), cols):
line = ', '.join(content[i:i+cols])
print ' ' + line + ','
print cArrayTailer
return
with open(outFile, 'w') as file:
#file = open(outFile, 'w') #Python2.5以下版本不支持with...as語法
#if True:
file.write(cArrayHeader + '\n')
for i in range(0, len(content), cols):
line = reduce(lambda x,y: ', '.join([x,y]), content[i:i+cols])
file.write(' %s,\n' %line)
file.flush()
file.write(cArrayTailer)

Python2.5以下版本不支持with...as語法，而作者調(diào)試所用的Linux系統(tǒng)僅裝有Python2.4.3。因此，要在Linux系統(tǒng)中運行xddi.py，只能寫為file = open(...。但這需要處理文件的關(guān)閉和異常，詳見理解Python中的with…as…語法。注意，Python2.5中使用with...as語法時需要聲明from __future__ import with_statement。

可通過platform.python_version()獲取Python版本號。例如：

import platform
#判斷Python是否為major.minor及以上版本
def IsForwardPyVersion(major, minor):
#python_version()返回'major.minor.patchlevel'，如'2.7.11'
ver = platform.python_version().split('.')
if int(ver[0]) >= major and int(ver[1]) >= minor:
return True
return False

經(jīng)過Windows和Linux系統(tǒng)雙重檢驗后，Xddi()工作基本符合預(yù)期。以123456789ABCDEF.txt文件(內(nèi)容為'123456789ABCDEF')為例，測試結(jié)果如下：

E:\PyTest>python xxdi.py -c 5 -b 2 -s 123456789ABCDEF.txt
[2]: Invalid base or radix for C language!
E:\Pytest>python xxdi.py -c 5 -b 10 -s 123456789ABCDEF.txt

49, 50, 51, 52, 53,
54, 55, 56, 57, 65,
66, 67, 68, 69, 70,
E:\PyTest>python xxdi.py -c 5 -b 10 123456789ABCDEF.txt
unsigned char __123456789ABCDEF_txt[] = {
49, 50, 51, 52, 53,
54, 55, 56, 57, 65,
66, 67, 68, 69, 70,
};
unsigned int __123456789ABCDEF_txt_len = 15;
E:\PyTest>python xxdi.py -c 5 -b 8 123456789ABCDEF.txt
unsigned char __123456789ABCDEF_txt[] = {
061, 062, 063, 064, 065,
066, 067, 070, 071, 0101,
0102, 0103, 0104, 0105, 0106,
};
unsigned int __123456789ABCDEF_txt_len = 15;
E:\PyTest>python xxdi.py 123456789ABCDEF.txt
unsigned char __123456789ABCDEF_txt[] = {
0x31, 0x32, 0x33, 0x34, 0x35, 0x36, 0x37, 0x38, 0x39, 0x41, 0x42, 0x43,
0x44, 0x45, 0x46,
};
unsigned int __123456789ABCDEF_txt_len = 15;

再以稍大的二級制文件為例，執(zhí)行 python xxdi.py VdslBooter.bin booter.c后，booter.c文件內(nèi)容如下(截取首尾)：

unsigned char VdslBooter_bin[] = {
0xff, 0x31, 0x0, 0xb, 0xff, 0x3, 0x1f, 0x5a, 0x0, 0x0, 0x0, 0x0,
//... ... ... ...
0x0, 0x0, 0x0, 0x0, 0xff, 0xff, 0x0, 0x0, 0x0, 0x0, 0x0, 0x0,
0x0, 0x0, 0x0, 0x0, 0x0, 0x0, 0x0, 0x0,
};
unsigned int VdslBooter_bin_len = 53588;

綜上可見，作者實現(xiàn)的xxdi模塊與Linux xxd -i功能非常接近，且各有優(yōu)劣。xxdi優(yōu)點在于對數(shù)組名合法性校驗更充分(關(guān)鍵字檢查)，數(shù)組內(nèi)容表現(xiàn)形式更豐富(8進(jìn)制和10進(jìn)制)；缺點在于不支持重定向，且數(shù)值寬度不固定(如0xb和0xff)。當(dāng)然，這些缺點并不難消除。例如，用'0x%02x'%val代替hex(val)即可控制輸出位寬。只是，再加完善難免提高代碼復(fù)雜度，也許會事倍功半。

以上所述是小編給大家介紹的Python實現(xiàn)Linux命令xxd -i功能，希望對大家以上幫助！

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