• Python字节流打包拆包


    Python提供了一个struct模块用于打包拆包

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    该模块的主要的方法:

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

        将v1,v2等参数的值进行一层包装,包装的方法由fmt指定。被包装的参数必须严格符合fmt。最后返回一个包装后的字符串。

    例如:

    >>>import   struct
    >>>a = 20
    >>>b = 200
    >>>buff = struct.pack('ii',a,b)   #转换成字节流,虽然还是字符串,但是可以用于封包传输
    >>>print  len(buff)
    8                                                   #可以看到长度为8个字节,正好是两个int型数据的长度
    >>>print buff

                                                        #二进制是乱码
    >>>print repr(buff)
    'x14x00x00x00xc8x00x00x00'                #其中十六进制的 0x00000014,0x000000c8分别表示20和200
    >>>

      struct.unpack(fmt,string)

        解包。用pack打包,然后就可以用unpack解包了。返回一个由解包数据(string)得到的一个元组(tuple),即使仅有一个数据也会被解包成        元组。其中len(string) 必须等于 calcsize(fmt)

    例如:

    >>>struct.unpack('ii',buff)#接上面的例子已有打包好的数据buff

    (20,200)

    >>>

      struct.calcsize(fmt)

        这个就是用来计算fmt格式所描述的结构的大小。

    例如:

    >>>struct.calcsize('ii')

    8

    >>>

      struct.unpack_from(fmt,string,offset)

        这个也是用来解包,与struct.unpack(fmt,string)类似,只是从参数string的偏移offset位置开始读

      struct.pack_into(fmt,string,offset,v1,v2,.....)

        这个也是用来打包,与struct.pack(fmt,v1,v2,.....)类似,只是从参数string的偏移offset位置开始写

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    格式字符串(format string)由一个或多个格式字符(format characters)组成,对于这些格式字符的描述参照Python manual

    如下:

    FormatC TypePythonNotes
    x pad byte no value  
    c char string of length 1  
    b signedchar integer  
    B unsignedchar integer  
    ? _Bool bool (1)
    h short integer  
    H unsignedshort integer  
    i int integer  
    I unsignedint integer or long  
    l long integer  
    L unsignedlong long  
    q longlong long (2)
    Q unsignedlonglong long (2)
    f float float  
    d double float  
    s char[] string  
    p char[] string  
    P void* long  

    ---------------------------------------------------------------------------

    一个例子

      

    [python] view plaincopyprint?
     
    1. <span style="font-size:13px;">import struct  
    2.   
    3. # native byteorder   
    4.   
    5. buffer = struct.pack("ihb", 1, 2, 3)   
    6.   
    7. print repr(buffer)   
    8.   
    9. print struct.unpack("ihb", buffer)   
    10.   
    11. # data from a sequence, network byteorder   
    12.   
    13. data = [1, 2, 3]   
    14.   
    15. buffer = struct.pack("!ihb", *data)  
    16.   
    17. print repr(buffer)   
    18.   
    19. print struct.unpack("!ihb", buffer) </span>  

    Output:

    'x01x00x00x00x02x00x03'
    (1, 2, 3)
    'x00x00x00x01x00x02x03'
    (1, 2, 3)

    首先将参数1,2,3打包,打包前1,2,3明显属于python数据类型中的integer,pack后就变成了C结构的二进制串,转成python的string类型来显示就是  'x01x00x00x00x02x00x03'。由于本机是小端('little-endian',关于大端和小端的区别请参照Google),故而高位放在低地址段。i 代表C struct中的int类型,故而本机占4位,1则表示为01000000;h 代表C struct中的short类型,占2位,故表示为0200;同理b 代表C struct中的signed char类型,占1位,故而表示为03。


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    在Format string 的首位,有一个可选字符来决定大端和小端,列表如下:

    CharacterByte orderSize and alignment
    @ native native
    = native standard
    < little-endian standard
    > big-endian standard
    ! network (= big-endian) standard

    如果没有附加,默认为@,即使用本机的字符顺序(大端or小端),对于C结构的大小和内存中的对齐方式也是与本机相一致的(native),比如有的机器integer为2位而有的机器则为四位;有的机器内存对其位四位对齐,有的则是n位对齐(n未知,我也不知道多少)。

    还有一个标准的选项,被描述为:如果使用标准的,则任何类型都无内存对齐。

    下面是官方解释:

    The module defines the following exception and functions:

    exception struct.error

    Exception raised on various occasions; argument is a string describing what is wrong.

    struct.pack(fmtv1v2...)

    Return a string containing the values v1, v2, ... packed according to the given format. The arguments must match the values required by the format exactly.

    struct.pack_into(fmtbufferoffsetv1v2...)

    Pack the values v1, v2, ... according to the given format, write the packed bytes into the writable buffer starting at offset. Note that the offset is a required argument.

    New in version 2.5.

    struct.unpack(fmtstring)

    Unpack the string (presumably packed by pack(fmt, ...)) according to the given format. The result is a tuple even if it contains exactly one item. The string must contain exactly the amount of data required by the format (len(string) must equalcalcsize(fmt)).

    struct.unpack_from(fmtbuffer[, offset=0])

    Unpack the buffer according to the given format. The result is a tuple even if it contains exactly one item. The buffer must contain at least the amount of data required by the format (len(buffer[offset:]) must be at least calcsize(fmt)).

    New in version 2.5.

    struct.calcsize(fmt)

    Return the size of the struct (and hence of the string) corresponding to the given format.

    比如刚才的小程序的后半部分,使用的format string中首位为!,即为大端模式标准对齐方式,故而输出的为'x00x00x00x01x00x02x03',其中高位自己就被放在内存的高地址位了。

    实际使用范例,解析二进制byte数组:

    DateTime = struct.unpack_from('I',inData,1+singleLong*i)
    dateList.append(DateTime[0])
    #print(DateTime)
    #时间点的数据
    for j in range(0,ValueNum):
    dataInTimeTemp = struct.unpack_from('I',inData,5+singleLong*i+DataByteLen*j)
    # if PrecisionLen>=0: #精度计算后的结果 ,可以先无视
    # dataInTime = dataInTimeTemp[0] / math.pow(10,PrecisionLen)

    #寻找最大值
    dataList.append(dataInTimeTemp[0])
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