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Python模塊學(xué)習(xí)之struct模塊詳解

更新時(shí)間：2023年07月26日 11:15:13 作者：Python?學(xué)習(xí)者

這篇文章主要介紹了Python模塊學(xué)習(xí)之struct模塊詳解,該模塊作用是完成Python數(shù)值和C語(yǔ)言結(jié)構(gòu)體的Python字符串形式間的轉(zhuǎn)換,這可以用于處理存儲(chǔ)在文件中或從網(wǎng)絡(luò)連接中存儲(chǔ)的二進(jìn)制數(shù)據(jù),以及其他數(shù)據(jù)源,需要的朋友可以參考下

1. 模塊函數(shù)和Struct類(lèi)

它除了提供一個(gè)Struct類(lèi)之外，還有許多模塊級(jí)的函數(shù)用于處理結(jié)構(gòu)化的值。這里有個(gè)格式符(Format specifiers)的概念，是指從字符串格式轉(zhuǎn)換為已編譯的表示形式，類(lèi)似于正則表達(dá)式的處理方式。通常實(shí)例化Struct類(lèi)，調(diào)用類(lèi)方法來(lái)完成轉(zhuǎn)換，比直接調(diào)用模塊函數(shù)有效的多。

下面的例子都是使用Struct類(lèi)。

2. Packing（打包）和Unpacking（解包）

Struct支持將數(shù)據(jù)packing(打包)成字符串，并能從字符串中逆向unpacking(解壓)出數(shù)據(jù)。

在本例中，格式指定器(specifier)需要一個(gè)整型或長(zhǎng)整型，一個(gè)兩個(gè)字節(jié)的string,和一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)。格式符中的空格用于分隔各個(gè)指示器(indicators)，在編譯格式時(shí)會(huì)被忽略。

import struct
import binascii
values = (1, 'ab'.encode('utf-8'), 2.7)
s = struct.Struct('I 2s f')
packed_data = s.pack(*values)
print('原始值:', values)
print('格式符:', s.format)
print('占用字節(jié):', s.size)
print('打包結(jié)果:', binascii.hexlify(packed_data))

輸出：

原始值: (1, b'ab', 2.7)
格式符: b'I 2s f'
占用字節(jié): 12
打包結(jié)果: b'0100000061620000cdcc2c40'

這個(gè)示例將打包的值轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制字節(jié)序列，用binascii.hexlify()方法打印出來(lái)。

使用unpack()方法解包。

import struct
import binascii
packed_data = binascii.unhexlify(b'0100000061620000cdcc2c40')
s = struct.Struct('I 2s f')
unpacked_data = s.unpack(packed_data)
print('解包結(jié)果:', unpacked_data)

輸出：

解包結(jié)果: (1, b'ab', 2.700000047683716)

將打包的值傳給unpack()，基本上返回相同的值(浮點(diǎn)數(shù)會(huì)有差異)。

3. 字節(jié)順序/大小/對(duì)齊

默認(rèn)情況下，pack是使用本地C庫(kù)的字節(jié)順序來(lái)編碼的。格式化字符串的第一個(gè)字符可以用來(lái)表示填充數(shù)據(jù)的字節(jié)順序、大小和對(duì)齊方式，如下表所描述的:

Character	Byte order	Size	Alignment
@	本地	本地	本地
=	本地	standard	none
<	little-endian（小字節(jié)序）	standard	none
>	big-endian（大字節(jié)序）	standard	none
!	network (= big-endian)	standard	none

如果格式符中沒(méi)有設(shè)置這些，那么默認(rèn)將使用 @。

本地字節(jié)順序是指字節(jié)順序是由當(dāng)前主機(jī)系統(tǒng)決定。比如：Intel x86和AMD64(x86-64)使用小字節(jié)序； Motorola 68000和 PowerPC G5使用大字節(jié)序。ARM和Intel安騰支持切換字節(jié)序?？梢允褂胹ys.byteorder查看當(dāng)前系統(tǒng)的字節(jié)順序。

本地大小(Size)和對(duì)齊(Alignment)是由c編譯器的sizeof表達(dá)式確定的。它與本地字節(jié)順序?qū)?yīng)。

標(biāo)準(zhǔn)大小由格式符確定，下面會(huì)講各個(gè)格式的標(biāo)準(zhǔn)大小。

示例:

4. 格式符

格式符對(duì)照表如下:

在這里插入圖片描述

5. 緩沖區(qū)

將數(shù)據(jù)打包成二進(jìn)制通常是用在對(duì)性能要求很高的場(chǎng)景。

在這類(lèi)場(chǎng)景中可以通過(guò)避免為每個(gè)打包結(jié)構(gòu)分配新緩沖區(qū)的開(kāi)銷(xiāo)來(lái)優(yōu)化。

pack_into()和unpack_from()方法支持直接寫(xiě)入預(yù)先分配的緩沖區(qū)。

import array
import binascii
import ctypes
import struct
s = struct.Struct('I 2s f')
values = (1, 'ab'.encode('utf-8'), 2.7)
print('原始值:', values)
print()
print('使用ctypes模塊string buffer')
b = ctypes.create_string_buffer(s.size)
print('原始buffer  :', binascii.hexlify(b.raw))
s.pack_into(b, 0, *values)
print('打包結(jié)果寫(xiě)入 :', binascii.hexlify(b.raw))
print('解包        :', s.unpack_from(b, 0))
print()
print('使用array模塊')
a = array.array('b', b'\0' * s.size)
print('原始值   :', binascii.hexlify(a))
s.pack_into(a, 0, *values)
print('打包寫(xiě)入 :', binascii.hexlify(a))
print('解包     :', s.unpack_from(a, 0))

輸出：

原始值: (1, b'ab', 2.7)
使用ctypes模塊string buffer
原始buffer : b'000000000000000000000000'
打包結(jié)果寫(xiě)入 : b'0100000061620000cdcc2c40'
解包 : (1, b'ab', 2.700000047683716)
使用array模塊
原始值 : b'000000000000000000000000'
打包寫(xiě)入 : b'0100000061620000cdcc2c40'
解包 : (1, b'ab', 2.700000047683716)

到此這篇關(guān)于Python模塊學(xué)習(xí)之struct模塊詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Python的struct模塊內(nèi)容請(qǐng)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！

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