最近在學(xué)習(xí)python網(wǎng)絡(luò)編程這一塊，在寫簡單的socket通信代碼時，遇到了struct這個模塊的使用，當(dāng)時不太清楚這到底有和作用，后來查閱了相關(guān)資料大概了解了，在這里做一下簡單的總結(jié)。

了解c語言的人，一定會知道struct結(jié)構(gòu)體在c語言中的作用，它定義了一種結(jié)構(gòu)，里面包含不同類型的數(shù)據(jù)(int,char,bool等等)，方便對某一結(jié)構(gòu)對象進行處理。而在網(wǎng)絡(luò)通信當(dāng)中，大多傳遞的數(shù)據(jù)是以二進制流(binary data)存在的。當(dāng)傳遞字符串時，不必擔(dān)心太多的問題，而當(dāng)傳遞諸如int、char之類的基本數(shù)據(jù)的時候，就需要有一種機制將某些特定的結(jié)構(gòu)體類型打包成二進制流的字符串然后再網(wǎng)絡(luò)傳輸，而接收端也應(yīng)該可以通過某種機制進行解包還原出原始的結(jié)構(gòu)體數(shù)據(jù)。python中的struct模塊就提供了這樣的機制，該模塊的主要作用就是對python基本類型值與用python字符串格式表示的C?struct類型間的轉(zhuǎn)化(This module performs conversions between?Python?values and C structs represented as?Python?strings.)。stuct模塊提供了很簡單的幾個函數(shù)，下面寫幾個例子。

1、基本的pack和unpack

struct提供用format specifier方式對數(shù)據(jù)進行打包和解包(Packing and Unpacking)。例如:

import struct

import binascii

values = (1, 'abc', 2.7)

s = struct.Struct('I3sf')

packed_data = s.pack(*values)

unpacked_data = s.unpack(packed_data)

print 'Original values:', values

print 'Format string :', s.format

print 'Uses :', s.size, 'bytes'

print 'Packed Value :', binascii.hexlify(packed_data)

print 'Unpacked Type :', type(unpacked_data), ' Value:', unpacked_data

輸出：

Original values: (1, 'abc', 2.7)

Format string : I3sf

Uses : 12 bytes

Packed Value : 0100000061626300cdcc2c40

Unpacked Type : ? Value: (1, 'abc', 2.700000047683716)

代碼中，首先定義了一個元組數(shù)據(jù)，包含int、string、float三種數(shù)據(jù)類型，然后定義了struct對象，并制定了format‘I3sf’，I 表示int，3s表示三個字符長度的字符串，f 表示 float。最后通過struct的pack和unpack進行打包和解包。通過輸出結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，value被pack之后，轉(zhuǎn)化為了一段二進制字節(jié)串，而unpack可以把該字節(jié)串再轉(zhuǎn)換回一個元組，但是值得注意的是對于float的精度發(fā)生了改變，這是由一些比如操作系統(tǒng)等客觀因素所決定的。打包之后的數(shù)據(jù)所占用的字節(jié)數(shù)與C語言中的struct十分相似。定義format可以參照官方api提供的對照表：

2、字節(jié)順序

另一方面，打包的后的字節(jié)順序默認上是由操作系統(tǒng)的決定的，當(dāng)然struct模塊也提供了自定義字節(jié)順序的功能，可以指定大端存儲、小端存儲等特定的字節(jié)順序，對于底層通信的字節(jié)順序是十分重要的，不同的字節(jié)順序和存儲方式也會導(dǎo)致字節(jié)大小的不同。在format字符串前面加上特定的符號即可以表示不同的字節(jié)順序存儲方式，例如采用小端存儲 s =?struct.Struct(‘

3、利用buffer，使用pack_into和unpack_from方法

使用二進制打包數(shù)據(jù)的場景大部分都是對性能要求比較高的使用環(huán)境。而在上面提到的pack方法都是對輸入數(shù)據(jù)進行操作后重新創(chuàng)建了一個內(nèi)存空間用于返回，也就是說我們每次pack都會在內(nèi)存中分配出相應(yīng)的內(nèi)存資源，這有時是一種很大的性能浪費。struct模塊還提供了pack_into() 和 unpack_from()的方法用來解決這樣的問題，也就是對一個已經(jīng)提前分配好的buffer進行字節(jié)的填充，而不會每次都產(chǎn)生一個新對象對字節(jié)進行存儲。

import struct

import binascii

import ctypes

values = (1, 'abc', 2.7)

s = struct.Struct('I3sf')

prebuffer = ctypes.create_string_buffer(s.size)

print 'Before :',binascii.hexlify(prebuffer)

s.pack_into(prebuffer,0,*values)

print 'After pack:',binascii.hexlify(prebuffer)

unpacked = s.unpack_from(prebuffer,0)

print 'After unpack:',unpacked

輸出：

Before : 000000000000000000000000

After pack: 0100000061626300cdcc2c40

After unpack: (1, 'abc', 2.700000047683716)

對比使用pack方法打包，pack_into 方法一直是在對prebuffer對象進行操作，沒有產(chǎn)生多余的內(nèi)存浪費。另外需要注意的一點是，pack_into和unpack_from方法均是對string buffer對象進行操作，并提供了offset參數(shù)，用戶可以通過指定相應(yīng)的offset，使相應(yīng)的處理變得更加靈活。例如，我們可以把多個對象pack到一個buffer里面，然后通過指定不同的offset進行unpack：

import struct

import binascii

import ctypes

values1 = (1, 'abc', 2.7)

values2 = ('defg',101)

s1 = struct.Struct('I3sf')

s2 = struct.Struct('4sI')

prebuffer = ctypes.create_string_buffer(s1.size+s2.size)

print 'Before :',binascii.hexlify(prebuffer)

s1.pack_into(prebuffer,0,*values1)

s2.pack_into(prebuffer,s1.size,*values2)

print 'After pack:',binascii.hexlify(prebuffer)

print s1.unpack_from(prebuffer,0)

print s2.unpack_from(prebuffer,s1.size)

輸出：

Before : 0000000000000000000000000000000000000000

After pack: 0100000061626300cdcc2c406465666765000000

(1, 'abc', 2.700000047683716)

('defg', 101)

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的python struct pack解析_Python struct 详解的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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