最近在学习python网络编程这一块，在写简单的socket通信代码时，遇到了struct这个模块的使用，当时不太清楚这到底有和作用，后来查阅了相关资料大概了解了，这篇文章就主要介绍了python中struct模块对字节流/二进制流的操作,需要的朋友可以参考借鉴。
前言
最近使用python解析idx文件格式的mnist数据集，需要对二进制文件进行读取操作，其中我使用的是struct模块。查了网上挺多教程都写的挺好的，不过对新手不是很友好，所以我重新整理了一些笔记以供快速上手。
注：教程中以下四个名词同义：二进制流、二进制数组、字节流、字节数组
快速上手
在struct模块中，将一个整型数字、浮点型数字或字符流（字符数组）转换为字节流（字节数组）时，需要使用格式化字符串fmt告诉struct模块被转换的对象是什么类型，比如整型数字是’i’，浮点型数字是’f’，一个ascii码字符是’s’。
def demo1():
# 使用bin_buf = struct.pack(fmt, buf)将buf为二进制数组bin_buf
# 使用buf = struct.unpack(fmt, bin_buf)将bin_buf二进制数组反转换回buf
# 整型数 -> 二进制流
buf1 = 256
bin_buf1 = struct.pack(‘i’, buf1) # ‘i’代表’integer’
ret1 = struct.unpack(‘i’, bin_buf1)
print bin_buf1, ‘ ‘, ret1
# 浮点数 -> 二进制流
buf2 = 3.1415
bin_buf2 = struct.pack(‘d’, buf2) # ‘d’代表’double’
ret2 = struct.unpack(‘d’, bin_buf2)
print bin_buf2, ‘ ‘, ret2
# 字符串 -> 二进制流
buf3 = ‘hello world’
bin_buf3 = struct.pack(’11s’, buf3) # ’11s’代表长度为11的’string’字符数组
ret3 = struct.unpack(’11s’, bin_buf3)
print bin_buf3, ‘ ‘, ret3
# 结构体 -> 二进制流
# 假设有一个结构体
# struct header {
# int buf1;
# double buf2;
# char buf3[11];
# }
bin_buf_all = struct.pack(‘id11s’, buf1, buf2, buf3)
ret_all = struct.unpack(‘id11s’, bin_buf_all)
print bin_buf_all, ‘ ‘, ret_all
输出结果如下：
详解struct模块
主要函数
struct模块中最重要的三个函数是pack() , unpack() , calcsize()
# 按照给定的格式化字符串，把数据封装成字符串(实际上是类似于c结构体的字节流)
string = struct.pack(fmt, v1, v2, …)
# 按照给定的格式(fmt)解析字节流string，返回解析出来的tuple
tuple = unpack(fmt, string)
# 计算给定的格式(fmt)占用多少字节的内存
offset = calcsize(fmt)
struct中的格式化字符串
struct中支持的格式如下表：
formatc typepython字节数xpad byteno value1ccharstring of length 11bsigned charinteger1bunsigned charinteger1?_boolbool1hshortinteger2hunsigned shortinteger2iintinteger4iunsigned intinteger or lon4llonginteger4lunsigned longlong4qlong longlong8qunsigned long longlong8ffloatfloat4ddoublefloat8schar[]string1pchar[]string1pvoid *long
注1：q和q只在机器支持64位操作时有意思
注2：每个格式前可以有一个数字，表示个数
注3：s格式表示一定长度的字符串，4s表示长度为4的字符串，但是p表示的是pascal字符串
注4：p用来转换一个指针，其长度和机器字长相关
注5：最后一个可以用来表示指针类型的，占4个字节
为了同c中的结构体交换数据，还要考虑有的c或c++编译器使用了字节对齐，通常是以4个字节为单位的32位系统，故而struct根据本地机器字节顺序转换.可以用格式中的第一个字符来改变对齐方式.定义如下：
characterbyte ordersize and alignment@nativenative 凑够4个字节=nativestandard 按原字节数big-endianstandard 按原字节数!network (= big-endian)standard 按原字节数
使用方法是放在fmt的第一个位置，就像’@5s6sif’
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