细究Python struct 模块

struct — Interpret bytes as packed binary data，将字节与二进制文件相互转化的工具Python struct 模块。

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关于格式字符串

在Python手册中，给出了C语言中常用类型与Python类型对应的格式符：

格式符	C语言类型	Python类型
x	pad byte	no value
c	char	string of length 1
b	signed char	integer
B	unsigned char	integer
?	_Bool	bool
h	short	integer
H	unsigned short	integer
i	int	integer
I	unsigned int	integer or long
l	long	integer
L	unsigned long	long
q	long long	long
Q	unsigned long	long long
f	float	float
d	double	float
s	char[]	string
p	char[]	string
P	void *

struct.pack(fmt, v1, v2, …)

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用于将Python的值根据格式符，转换为字符串,准确来说是Byte。这个地方我们之前有提过，Python3内的unicode和bytes，在Py3内文本总是Unicode，由str类型表示，二进制数据则由bytes类型表示。

Py2是没有Byte这么个东西的。参数fmt是格式字符串，v1, v2, …表示要转换的python值。下面的例子将两个整数转换为字符串:

import struct  

a = 20  
b = 400

byte = struct.pack("ii", a, b) #转换后的str相当于其他语言中的字节流（字节数组），可以在网络上传输  
big = struct.pack(">ii", a, b)  #大端保存
small = struct.pack("<ii", a, b) #小端保存
print(byte)
# >>>:b'\x14\x00\x00\x00\x90\x01\x00\x00'
print(big)
# >>>:b'\x00\x00\x00\x14\x00\x00\x01\x90'
print(small)
# >>>:b'\x14\x00\x00\x00\x90\x01\x00\x00'
print (byte[0],byte[4]) 
# >>>:b'\x14\x00\x00\x00\x90\x01\x00\x00'

格式符”i”表示转换为int，’ii’表示有两个int变量。进行转换后的结果长度为8个字节（int类型占用4个字节，两个int为8个字节）可以看到输出的结果是乱码，因为结果是二进制数据，所以显示为乱码。可以使用python的内置函数repr来获取可识别的字符串 ，以上问题在Python3中不会出现了其中十六进制的0x00000014, 0x00000190分别表示20和400。

上一段代码最后那个很有意思诶，竟然是默认采用小端。

大端存储和小端存储

小端：较高的有效字节存放在较高的存储器地址，较低的有效字节存放在较低的存储器地址。
大端：较高的有效字节存放在较低的存储器地址，较低的有效字节存放在较高的存储器地址。

如果将一个16位的整数0x1234存放到一个短整型变量（short）中。这个短整型变量在内存中的存储在大小端模式由下表所示。

地址偏移	大端模式	小端模式
0x00	12（OP0）	34（OP1）
0x01	34（OP1）	12（OP0）

采用大端方式进行数据存放符合人类的正常思维，而采用小端方式进行数据存放利于计算机处理。

struct.unpack(fmt, buffer)

Unpack from the buffer buffer (presumably packed by pack(fmt, …)) according to the format string fmt. The result is a tuple even if it contains exactly one item. The buffer’s size in bytes must match the size required by the format, as reflected by calcsize().

struct.unpack做的工作刚好与struct.pack相反，用于将字节流转换成python数据类型。它的函数原型为：struct.unpack(fmt, string)，该函数返回一个tuple。

a1, a2 = struct.unpack("ii", byte)  
print(type(struct.unpack("ii", byte)),a1,a2)
# >>>:<class 'tuple'> 20 400

struct.calcsize(fmt)

Return the size of the struct (and hence of the bytes object produced by pack(fmt, …)) corresponding to the format string fmt.

struct.calcsize用于计算格式字符串所对应的结果的长度，如：struct.calcsize(‘ii’)，返回8。因为两个int类型所占用的长度是8个字节。

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参考链接：
https://docs.python.org/3/library/struct.html
http://blog.csdn.net/occupy8/article/details/11052103