该模块作用是完成Python数值和C语言结构体的Python字符串形式间的转换。这可以用于处理存储在文件中或从网络连接中存储的二进制数据,以及其他数据源。

用途: 在Python基本数据类型和二进制数据之间进行转换

struct模块提供了用于在字节字符串和Python原生数据类型之间转换函数,比如数字和字符串。

模块函数和Struct类

它除了提供一个Struct类之外,还有许多模块级的函数用于处理结构化的值。这里有个格式符(Format specifiers)的概念,是指从字符串格式转换为已编译的表示形式,类似于正则表达式的处理方式。通常实例化Struct类,调用类方法来完成转换,比直接调用模块函数有效的多。下面的例子都是使用Struct类。

Packing(打包)和Unpacking(解包)

Struct支持将数据packing(打包)成字符串,并能从字符串中逆向unpacking(解压)出数据。

在本例中,格式指定器(specifier)需要一个整型或长整型,一个两个字节的string,和一个浮点数。格式符中的空格用于分隔各个指示器(indicators),在编译格式时会被忽略。

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('占用字节:', s.size)
print('打包结果:', binascii.hexlify(packed_data))
# output
原始值: (1, b'ab', 2.7)
格式符: b'I 2s f'
占用字节: 12
打包结果: b'0100000061620000cdcc2c40'

这个示例将打包的值转换为十六进制字节序列,用binascii.hexlify()方法打印出来。

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('解包结果:', unpacked_data)
# output
解包结果: (1, b'ab', 2.700000047683716)

将打包的值传给unpack(),基本上返回相同的值(浮点数会有差异)。

字节顺序/大小/对齐

默认情况下,pack是使用本地C库的字节顺序来编码的。格式化字符串的第一个字符可以用来表示填充数据的字节顺序、大小和对齐方式,如下表所描述的:

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

如果格式符中没有设置这些,那么默认将使用 @

本地字节顺序是指字节顺序是由当前主机系统决定。比如:Intel x86和AMD64(x86-64)使用小字节序; Motorola 68000和 PowerPC G5使用大字节序。ARM和Intel安腾支持切换字节序。可以使用sys.byteorder查看当前系统的字节顺序。

本地大小(Size)和对齐(Alignment)是由c编译器的sizeof表达式确定的。它与本地字节顺序对应。

标准大小由格式符确定,下面会讲各个格式的标准大小。

示例:

import struct
import binascii values = (1, 'ab'.encode('utf-8'), 2.7)
print('原始值 : ', values) endianness = [
('@', 'native, native'),
('=', 'native, standard'),
('<', 'little-endian'),
('>', 'big-endian'),
('!', 'network'),
] for code, name in endianness:
s = struct.Struct(code + ' I 2s f')
packed_data = s.pack(*values)
print()
print('格式符 : ', s.format, 'for', name)
print('占用字节: ', s.size)
print('打包结果: ', binascii.hexlify(packed_data))
print('解包结果: ', s.unpack(packed_data))
# output
原始值 : (1, b'ab', 2.7) 格式符 : b'@ I 2s f' for native, native
占用字节: 12
打包结果: b'0100000061620000cdcc2c40'
解包结果: (1, b'ab', 2.700000047683716) 格式符 : b'= I 2s f' for native, standard
占用字节: 10
打包结果: b'010000006162cdcc2c40'
解包结果: (1, b'ab', 2.700000047683716) 格式符 : b'< I 2s f' for little-endian
占用字节: 10
打包结果: b'010000006162cdcc2c40'
解包结果: (1, b'ab', 2.700000047683716) 格式符 : b'> I 2s f' for big-endian
占用字节: 10
打包结果: b'000000016162402ccccd'
解包结果: (1, b'ab', 2.700000047683716) 格式符 : b'! I 2s f' for network
占用字节: 10
打包结果: b'000000016162402ccccd'
解包结果: (1, b'ab', 2.700000047683716)

格式符

格式符对照表如下:

Format C Type Python type Standard size Notes
x pad byte no value
c char bytes of length 1 1
b signed char integer 1 (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)
n ssize_t integer (4)
N size_t integer (4)
f float float 4 (5)
d double float 8 (5)
s char[] bytes
p char[] bytes
P void * integer (6)

缓冲区

将数据打包成二进制通常是用在对性能要求很高的场景。

在这类场景中可以通过避免为每个打包结构分配新缓冲区的开销来优化。

pack_into()unpack_from()方法支持直接写入预先分配的缓冲区。

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模块string buffer') b = ctypes.create_string_buffer(s.size)
print('原始buffer :', binascii.hexlify(b.raw))
s.pack_into(b, 0, *values)
print('打包结果写入 :', binascii.hexlify(b.raw))
print('解包 :', s.unpack_from(b, 0)) print()
print('使用array模块') a = array.array('b', b'\0' * s.size)
print('原始值 :', binascii.hexlify(a))
s.pack_into(a, 0, *values)
print('打包写入 :', binascii.hexlify(a))
print('解包 :', s.unpack_from(a, 0))
# output
原始值: (1, b'ab', 2.7) 使用ctypes模块string buffer
原始buffer : b'000000000000000000000000'
打包结果写入 : b'0100000061620000cdcc2c40'
解包 : (1, b'ab', 2.700000047683716) 使用array模块
原始值 : b'000000000000000000000000'
打包写入 : b'0100000061620000cdcc2c40'
解包 : (1, b'ab', 2.700000047683716)

博客原文: http://www.spiderpy.cn/blog/detail/37

Python标准库笔记(6) — struct模块的更多相关文章

  1. Python标准库笔记(8) — pprint模块

    struct模块提供了用于在字节字符串和Python原生数据类型之间转换函数,比如数字和字符串. Python版本: 2.x & 3.x 该模块作用是完成Python数值和C语言结构体的Pyt ...

  2. Python标准库笔记(11) — Operator模块

    Operator--标准功能性操作符接口. 代码中使用迭代器时,有时必须要为一个简单表达式创建函数.有些情况这些函数可以用一个lambda函数实现,但是对于某些操作,根本没必要去写一个新的函数.因此o ...

  3. Python标准库笔记(10) — itertools模块

    itertools 用于更高效地创建迭代器的函数工具. itertools 提供的功能受Clojure,Haskell,APL和SML等函数式编程语言的类似功能的启发.它们的目的是快速有效地使用内存, ...

  4. Python标准库笔记(9) — functools模块

    functools 作用于函数的函数 functools 模块提供用于调整或扩展函数和其他可调用对象的工具,而无需完全重写它们. 装饰器 partial 类是 functools 模块提供的主要工具, ...

  5. Python 标准库笔记(1) — String模块

    原文出处: j_hao104 String模块包含大量实用常量和类,以及一些过时的遗留功能,并还可用作字符串操作. 1. 常用方法 常用方法 描述 str.capitalize() 把字符串的首字母大 ...

  6. (转)Python 标准库笔记:string模块

    String模块包含大量实用常量和类,以及一些过时的遗留功能,并还可用作字符串操作. 原文:http://www.10tiao.com/html/384/201709/2651305041/1.htm ...

  7. Python标准库笔记(1) — string模块

    String模块包含大量实用常量和类,以及一些过时的遗留功能,并还可用作字符串操作. 1. 常用方法 常用方法 描述 str.capitalize() 把字符串的首字母大写 str.center(wi ...

  8. Python标准库笔记(4) — collections模块

    这个模块提供几个非常有用的Python容器类型 1.容器 名称 功能描述 OrderedDict 保持了key插入顺序的dict namedtuple 生成可以使用名字来访问元素内容的tuple子类 ...

  9. Python标准库笔记(3) — datetime模块

    datetime模块提供了简单和复杂的方式用于操纵日期和时间的类.虽然支持日期和时间运算,但实现的重点是为了输出格式化和操作高效地提取属性. 1. 模块内容 内容 描述 常量   datetime.M ...

随机推荐

  1. BZOJ5297 CQOI2018社交网络(矩阵树定理)

    板子题. #include<iostream> #include<cstdio> #include<cmath> #include<cstdlib> # ...

  2. MySQL/Oracle/SQL Server默认端口、JDBCdriver、Url

    sqlserver默认端口号为:1433URL:"jdbc:microsoft:sqlserver://localhost:1433;DatabaseName=dbname"DRI ...

  3. java的不可变类

    不可变类(immutable class)是指当创建了这个类的实例后,就不允许修改它的值了,也就是说,一个对象一旦被创建出来,在其整个生命周期中,它的成员变量就不能被修改了. Java中所有基本类型的 ...

  4. python的==和is区别

    Python中: is判断两个标识符是否引自同一个对象 ==判断两个标识符的值是否相等 区别于java: ==判断两个标识符是否引自同一个对象 .equals()判断是否相等   #如果是String ...

  5. SpringMVC DispatcherServlet-------视图渲染过程

    整个spring mvc的架构如下图所示: 现在来讲解DispatcherServletDispatcherServlet的最后一步:视图渲染.视图渲染的过程是在获取到ModelAndView后的过程 ...

  6. 【ARC075F】Mirror

    Description ​ 给定正整数\(D\),求有多少个正整数\(N\),满足\(rev(N)=N+D\). ​ 其中\(rev(N)\)表示将\(N\)的十进制表示翻转来读得到的数(翻转后忽略前 ...

  7. 【bzoj3209】 花神的数论题

    http://www.lydsy.com/JudgeOnline/problem.php?id=3209 (题目链接) 题意 ${sum(i)}$表示${i}$的二进制表示中${1}$的个数.求${\ ...

  8. 【费用流】【网络流24题】【P4014】 分配问题

    Description 有 \(n\) 件工作要分配给 \(n\) 个人做.第 \(i\) 个人做第 \(j\) 件工作产生的效益为 \(C_{i,j}\) .试设计一个将 \(n\) 件工作分配给 ...

  9. 【OpenCV】角点检测:Harris角点及Shi-Tomasi角点检测

    角点 特征检测与匹配是Computer Vision 应用总重要的一部分,这需要寻找图像之间的特征建立对应关系.点,也就是图像中的特殊位置,是很常用的一类特征,点的局部特征也可以叫做“关键特征点”(k ...

  10. 为什么 “return s and s.strip()” 在用 filter 去掉空白字符时好使?

    如题: 给定一个数组,其中该数组中的每个元素都为字符串,删除该数组中的空白字符串. _list = ["A", "", "", " ...