Zawartość

• 1. Użycie modułu struct. Spakowane dane binarne
• 2. Podstawowe metody modułu struct
  • 2.1. Metody pack() i unpack(). Pakowanie i rozpakowywanie danych
  • 2.2. Metoda calcsize(). Rozmiar spakowanego obiektu
• 3. Formatowanie ciągów znaków
  • 3.1. Ustawianie kolejności bajtów, rozmiaru i wyrównania na podstawie znaku formatu
  • 3.2. Przykłady sformatowanych ciągów dla różnych typów danych
• Powiązane tematy

Szukaj innych stron:

1. Korzystanie z modułu struct. Spakowane dane binarne

Moduł struct w Pythonie służy do tworzenia i wyciągania spakowanych danych binarnych z łańcuchów. W module struct bajty danych są interpretowane jako spakowane dane binarne, które mogą być reprezentowane przez obiekty typu bytes lub bytearray.

Moduł zawiera narzędzia konwersji między wartościami Pythona a strukturami C, które są reprezentowane jako obiekty bajtowe Pythona. Takie konwersje są wykorzystywane w przetwarzaniu danych binarnych, które są przechowywane w plikach lub uzyskiwane z połączeń sieciowych itp.

Aby zapewnić zwarty opis struktur C i konwersję na wartości (z wartości) Pythona, używane są łańcuchy formatujące.

⇑

2. Podstawowe metody modułu struct

Moduł struct zawiera kilka podstawowych metod, których można użyć do pakowania i rozpakowywania danych.

2.1. Metody pack() i unpack(). Pakowanie i rozpakowywanie danych

Do pakowania i rozpakowywania danych służą metody pack(), unpack(). Proces pakowania/rozpakowywania realizowany jest zgodnie z łańcuchem formatu.

Zgodnie z dokumentacją, ogólna postać użycia metody pack() jest następująca

obj = struct.pack(format, v1, v2, ...)

where

• format – łańcuch formatu. Ciąg ten jest formowany zgodnie z zasadami określonymi w tablicach (patrz punkt 3);
• v1, v2, … – wartości (obiekty) do spakowania;
• obj – spakowany obiekt binarny.

Funkcja unpack() wykonuje operację odwrotną do pack(). Pozwala ona na uzyskanie obiektu źródłowego na podstawie obiektu spakowanego. Ogólna forma użycia funkcji jest następująca:

obj = struct.unpack(format, buffer)

here

• Bufor – bufor, do którego zapisywany jest obiekt, który został wcześniej spakowany przez funkcję pack(). Rozmiar tego obiektu musi być zgodny z rozmiarem określonym w format;
• format – ciąg formatu, na podstawie którego otrzymywany jest rozpakowany obiekt binarny obj;
• obj – obiekt wynikowy, który może być listą, krotką, zbiorem, słownikiem, itp.

Przy wywołaniu funkcji rozpakuj() ciąg formatu musi być zgodny z tym samym ciągiem, który został określony przez funkcję pakuj().

Przykład. W celu demonstracji przeprowadzane jest pakowanie/rozpakowywanie listy liczb.

# Module struct. Methods pack(), unpack()# Pack/unpack list of numbers# 1. Specified list of numbersLS = # 2. Include module structimport struct# 3. Pack list of numbers. Method pack()pack_obj = struct.pack('>4і', LS, LS, LS, LS)# 4. Display the object pack_objprint('pack_obj = ', pack_obj)# 5. Unpack list of numbers. Method unpack().# The result is a tuple T2T2 = struct.unpack('>4і', pack_obj) # T2 = (1, 3, 9, 12)# 6. Print the unpacked object T2print('T2 = ', T2)# 7. Convert tuple T2 to list LS2LS2 = list(T2) # LS2 = # 8. Display the list LS2print('LS2 = ', LS2)

wynik działania programu

pack_obj = b'\x00\x00\x00\x01\x00\x00\x00\x03\x00\x00\x00\t\x00\x00\x00\x0c'T2 = (1, 3, 9, 12)LS2 = 

⇑

2.2. Metoda calcsize(). Rozmiar spakowanego obiektu

Metoda calcsize() zwraca rozmiar obiektu utworzonego metodą pack().

Przykład.

# Module struct.# Method calcsize(). Determine the size of the packed object# 1. Include module structimport struct# 2. Determine the size of a packed list of numbers# 2.1. Specified list of floating point numbersLS = # 2.2. Pack list LS. Method pack()pack_obj = struct.pack('>3f', LS, LS, LS)# 2.3. Display the packed object pack_objprint('pack_obj = ', pack_obj)# 2.4. Display the size of pack_objsize = struct.calcsize('>3f') # size = 12print('size = ', size)# 3. Determine the size of a packed tuple of strings# 3.1. The specified tuple of two stringsTS = ( 'Hello', 'abcd')# 3.2. Pack the tuple TSpack_obj = struct.pack('<5s4s', TS.encode(), TS.encode())# 3.3. Display the packed objectprint('pack_obj = ', pack_obj)# 3.4. Display the size of packed tuplesize = struct.calcsize('<5s4s') # size = 9print('size = ', size)

Wynik działania programu

pack_obj = b'@8Q\xec@y\x99\x9a\xc1(\x00\x00'size = 12pack_obj = b'Helloabcd'size = 9

⇑

3. Formatowanie ciągów znaków

3.1. Ustawianie kolejności bajtów, rozmiaru i wyrównania na podstawie znaku formatu

W Pythonie sposób pakowania łańcucha jest określany na podstawie pierwszego znaku łańcucha formatu. Ten symbol definiuje:

• porządek bajtów, który jest tworzony przy użyciu znaków @, =, <>, !. Jeśli ten parametr nie jest określony, akceptowany jest symbol @;
• rozmiar w bajtach spakowanych danych. W tym przypadku w pierwszej kolejności używane są liczby, które na nią wskazują;
• wyrównanie, które jest ustawiane przez system.

Zgodnie z dokumentacją Pythona w łańcuchu formatu kolejność bajtów, rozmiar i wyrównanie są tworzone zgodnie z pierwszym znakiem formatu. Możliwe pierwsze znaki formatu są pokazane w poniższej tabeli.

Znak	Porządek bajtów	Size	Alignment
@	native (host dependent)	Native	Native
=	native	standard	none
<	little-endian	standard	none
>	big-endian	standard	none
!	network (= big-endian)	standard	none

Wartość kolejności bajtów może być jedną z 4:

• native order. Ta kolejność może być albo little-endian albo big-endian. Kolejność ta jest określana przez system hosta;
• porządek typu little-endian. W tej kolejności najpierw przetwarzany jest bajt niski, a następnie bajt wysoki;
• porządek typu big-endian. W tym przypadku najpierw przetwarzany jest bajt wysoki, a następnie bajt niski;
• porządek sieciowy, który domyślnie ustawia się na porządek big-endian.

Wielkość spakowanych danych może być jedna z dwóch rzeczy:

• natywna – określana za pomocą instrukcji sizeof kompilatora C;
• standardowa – określana jest na podstawie znaku formatu zgodnie z poniższą tabelą.

Tabela. Określenie standardowego rozmiaru spakowanych danych w zależności od znaku formatu

.

Format	C Type	Python Typ	Rozmiar standardowy
x	pad byte	brak wartości
c	char	bytes of length 1	1
b	signed char	integer	1
B	unsigned char	integer	1
?	_Bool	bool	1
h	short	integer	2
H	unsigned short	integer	2
i	int	integer	4
I	unsigned int	integer	4
l	long	integer	4
L	unsigned long	integer	4
q	long long	integer	8
Q	unsigned long long	integer	8
n	ssize_t	integer
N	size_t	integer
e	float (format wykładniczy)	float	2
f	float	float	4
d	double	float	8
s	char	bytes
p	char	bytes
P	void*	integer

⇑

3.2. Przykłady ciągów sformatowanych dla różnych typów danych

.