7.3. struct —将字符串解释为打包的二进制数据

此模块在 Python 值和以 Python 字符串表示的 C 结构之间执行转换。除其他来源外，它可用于处理文件或网络 Connecting 存储的二进制数据。它使用Format Strings作为 C 结构的布局的简明描述以及与 Python 值之间的预期转换。

7.3.1. Function和异常

该模块定义了以下异常和Function：

• exception struct. error

  • 在各种情况下都会出现 exception；参数是描述错误的字符串。

• struct. pack(* fmt ， v1 ， v2 ， ... *)

  • 返回包含根据给定格式打包的值v1, v2, ...的字符串。参数必须与格式所需的值完全匹配。

• struct. pack_into(* fmt ， buffer ， offset ， v1 ， v2 ， ... *)

  • 根据给定格式打包值v1, v2, ...，将打包的字节从* offset 开始写入可写的 buffer *。请注意，偏移量是必填参数。

2.5 版的新Function。

• struct. unpack(* fmt ， string *)

  • 根据给定格式解压缩字符串(大概由pack(fmt, ...)打包)。结果是一个 Tuples，即使它只包含一个项目。该字符串必须完全包含该格式所需的数据量(len(string)必须等于calcsize(fmt))。

• struct. unpack_from(* fmt ， buffer * [，* offset = 0 *])

  • 根据给定的格式解压缩* buffer *。结果是一个 Tuples，即使它只包含一个项目。 * buffer *必须至少包含格式所需的数据量(len(buffer[offset:])必须至少为calcsize(fmt))。

2.5 版的新Function。

• struct. calcsize(* fmt *)
  • 返回对应于给定格式的结构的大小(因此返回字符串的大小)。

7.3.2. 格式化字符串

格式字符串是用于在打包和拆包数据时指定预期布局的机制。它们是从Format Characters构建的，它们指定要打包/解包的数据类型。此外，还有用于控制字节 Sequences，大小和对齐方式的特殊字符。

7.3.2.1. 字节 Sequences，大小和对齐方式

默认情况下，C 类型以机器的本机格式和字节 Sequences 表示，并在必要时pass跳过填充字节来正确对齐(根据 C 编译器使用的规则)。

另外，根据下表，格式字符串的第一个字符可用于指示打包数据的字节 Sequences，大小和对齐方式：

Character	Byte order	Size	Alignment
@	native	native	native
=	native	standard	none
<	little-endian	standard	none
>	big-endian	standard	none
!	网络(大端)	standard	none

如果第一个字符不是其中一个，则假定为'@'。

本地字节 Sequences 为大端或小端，具体取决于主机系统。例如，Intel x86 和 AMD64(x86-64)是低位字节序；摩托罗拉 68000 和 PowerPC G5 是大端的； ARM 和 Intel Itanium 具有可切换的字节序(bi-endian)。使用sys.byteorder检查系统的字节 Sequences。

原始大小和对齐方式是使用 C 编译器的sizeof表达式确定的。这始终与本机字节 Sequences 结合在一起。

标准尺寸仅取决于格式字符；请参阅“ Format Characters”部分中的表格。

注意'@'和'='之间的区别：两者都使用本机字节 Sequences，但是后者的大小和对齐方式是标准化的。

'!'形式可用于那些声称自己不记得网络字节 Sequences 是大端还是小端的可怜人。

无法指示非本机字节 Sequences(强制字节交换)。使用'<'或'>'的适当选择。

Notes:

• 仅在连续的结构成员之间自动添加填充。在编码结构的开头或结尾不添加填充。

• 使用非原生大小和对齐方式时，例如，不添加填充。与“ <', '>”，“ =”和“！”。

• 要将结构的末尾与特定类型的对齐要求对齐，请使用该类型的代码结束该格式，并重复计数为零。参见Examples。

7.3.2.2. 格式字符

格式字符具有以下含义；给定它们的类型，C 和 Python 值之间的转换应该显而易见。 “标准大小”列是指使用标准大小时打包值的大小，以字节为单位；也就是说，当格式字符串以'<'，'>'，'!'或'='之一开头时。使用本机大小时，打包值的大小取决于平台。

Format	C Type	Python type	Standard size	Notes
x	pad byte	no value
c	char	长度为 1 的字符串	1
b	signed char	integer	1	(3)
B	unsigned char	integer	1	(3)
?	_Bool	bool	1	(1)
h	short	integer	2	(3)
H	unsigned short	integer	2	(3)
i	int	integer	4	(3)
I	unsigned int	integer	4	(3)
l	long	integer	4	(3)
L	unsigned long	integer	4	(3)
q	long long	integer	8	(2), (3)
Q	unsigned long long	integer	8	(2), (3)
f	float	float	4	(4)
d	double	float	8	(4)
s	char[]	string
p	char[]	string
P	void *	integer	(5), (3)

Notes:

• '?'转换代码对应于 C99 定义的_Bool类型。如果此类型不可用，则使用char进行模拟。在标准模式下，它始终由一个字节表示。

2.6 版的新Function。

• 仅当平台 C 编译器支持 C long long或 Windows 上__int64时，'q'和'Q'转换代码才能在纯模式下使用。它们始终在标准模式下可用。

2.2 版中的新Function。

• try使用任何整数转换代码打包非整数时，如果非整数具有index()方法，则在打包之前将调用该方法以将参数转换为整数。如果不存在index()方法，或者对index()的调用引发TypeError，则tryint()方法。但是，不建议使用int()，它将提高DeprecationWarning。

在 2.7 版中进行了更改：2.7 中新增了对非整数使用index()方法的Function。

在 2.7 版中进行了更改：在 2.7 版之前，并非所有整数转换代码都将使用int()方法进行转换，并且DeprecationWarning仅针对浮点参数引发。

• 对于'f'和'd'转换代码，打包表示使用 IEEE 754 二进制 32(对于'f')或二进制 64(对于'd')格式，而与平台使用的浮点格式无关。

• 'P'格式字符仅可用于本机字节 Sequences(选择为默认字节或与'@'字节 Sequences 字符一起使用)。字节 Sequences 字符'='选择基于主机系统的小端或大端 Sequences。 struct 模块不会将其解释为本地 Sequences，因此'P'格式不可用。

格式字符前面可以有一个整数重复计数。例如，格式字符串'4h'的含义与'hhhh'完全相同。

格式之间的空白字符将被忽略；计数及其格式一定不能包含空格。

对于's'格式字符，该计数被解释为字符串的大小，而不是像其他格式字符一样的重复计数。例如'10s'表示一个 10 字节的字符串，而'10c'表示 10 个字符。如果未提供计数，则默认为 1.对于打包，将适当地将字符串截断或填充空字节以使其适合。对于解压缩，结果字符串始终具有完全指定的字节数。作为一种特殊情况，'0s'表示单个空字符串(而'0c'表示 0 个字符)。

'p'格式字符编码“ Pascal 字符串”，表示存储在固定字节数中的短变长字符串，由计数给定。存储的第一个字节是字符串的长度，即 255，以较小者为准。字符串的字节。如果传递给pack()的字符串太长(大于计数减 1)，则仅存储该字符串的前count-1个字节。如果字符串短于count-1，则将其填充为空字节，以便使用所有字节中的精确计数字节。请注意，对于unpack()，'p'格式字符占用计数字节，但返回的字符串绝不能包含超过 255 个字符。

对于'P'格式字符，返回值是 Python 整数或长整数，具体取决于将指针强制转换为整数类型时所需的大小。 * NULL *指针将始终作为 Python 整数0返回。打包指针大小的值时，可以使用 Python 整数或长整数对象。例如，Alpha 和 Merced 处理器使用 64 位指针值，这意味着将使用 Python 长整数来保存指针。其他平台使用 32 位指针，并将使用 Python 整数。

对于'?'格式字符，返回值为True或False。打包时，将使用参数对象的真值。本机或标准布尔表示形式中的 0 或 1 将被打包，并且在拆包时任何非零值将为True。

7.3.2.3. Examples

打包/解包三个整数的基本示例：

>>> from struct import *
>>> pack('hhl', 1, 2, 3)
'\x00\x01\x00\x02\x00\x00\x00\x03'
>>> unpack('hhl', '\x00\x01\x00\x02\x00\x00\x00\x03')
(1, 2, 3)
>>> calcsize('hhl')
8

可以pass将未打包的字段分配给变量或将结果包装在一个命名的 Tuples 中来命名它们：

>>> record = 'raymond   \x32\x12\x08\x01\x08'
>>> name, serialnum, school, gradelevel = unpack('<10sHHb', record)

>>> from collections import namedtuple
>>> Student = namedtuple('Student', 'name serialnum school gradelevel')
>>> Student._make(unpack('<10sHHb', record))
Student(name='raymond   ', serialnum=4658, school=264, gradelevel=8)

格式字符的 Sequences 可能会影响大小，因为满足对齐要求所需的填充不同：

>>> pack('ci', '*', 0x12131415)
'*\x00\x00\x00\x12\x13\x14\x15'
>>> pack('ic', 0x12131415, '*')
'\x12\x13\x14\x15*'
>>> calcsize('ci')
8
>>> calcsize('ic')
5

下列格式'llh0l'在末尾指定了两个填充字节，假设长整数在 4 字节边界上对齐：

>>> pack('llh0l', 1, 2, 3)
'\x00\x00\x00\x01\x00\x00\x00\x02\x00\x03\x00\x00'

这仅在原始大小和对齐方式有效时起作用；标准尺寸和对齐方式不会强制执行任何对齐方式。

7.3.3. Classes

struct模块还定义了以下类型：

• 类别 struct. Struct(格式)
  • 返回一个新的 Struct 对象，该对象根据格式字符串* format *写入和读取二进制数据。一次创建一个 Struct 对象并调用其方法比使用相同格式的struct函数更有效，因为格式字符串只需要编译一次。

2.5 版的新Function。

编译的 Struct 对象支持以下方法和属性：

• pack(* v1 ， v2 ， ... *)

  • 与pack()函数相同，使用已编译的格式。 (len(result)将等于self.size.)

• pack_into((* buffer ， offset ， v1 ， v2 ， ... *)

  • 与pack_into()函数相同，使用已编译的格式。

• unpack(* string *)

  • 与unpack()函数相同，使用已编译的格式。 (len(string)必须等于self.size)。

• unpack_from(* buffer ， offset = 0 *)

  • 与unpack_from()函数相同，使用已编译的格式。 (len(buffer[offset:])必须至少为self.size)。

• format

  • 用于构造此 Struct 对象的格式字符串。

• size

  • 计算得出的对应于format的结构的大小(以及字符串的大小)。