python中的struct主要是用来处理C结构数据的，读入时先转换为Python的字符串类型，然后再转换为Python的结构化类型，比如元组(tuple)啥的~。一般输入的渠道来源于文件或者网络的二进制流。

struct模块中最重要的三个函数是pack(), unpack(), calcsize()

#  按照给定的格式(fmt)，把数据封装成字符串(实际上是类似于c结构体的字节流)
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
unpack(fmt, string)      

# 计算给定的格式(fmt)占用多少字节的内存
calcsize(fmt)

上述fmt中，支持的格式为：

FORMAT

C TYPE

PYTHON TYPE

STANDARD SIZE

NOTES


x



pad byte



no value


 

 


c



char



string of length 1



1


 


b



signed char



integer



1



(3)



B



unsigned char



integer



1



(3)



?



_Bool



bool



1



(1)



h



short



integer



2



(3)



H



unsigned short



integer



2



(3)



i



int



integer



4



(3)



I



unsigned int



integer



4



(3)



l



long



integer



4



(3)



L



unsigned long



integer



4



(3)



q



long long



integer



8



(2), (3)



Q



unsigned long long



integer



8



(2), (3)



f



float



float



4



(4)



d



double



float



8



(4)



s



char[]



string


 

 


p



char[]



string


 

 


P



void *



integer


 


(5), (3)


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：

CHARACTER

BYTE ORDER

SIZE

ALIGNMENT


@



native



native



native



=



native



standard



none



<



little-endian



standard



none



>



big-endian



standard



none



!



network (= big-endian)



standard



none


 使用方法是放在fmt的第一个位置，就像’@5s6sif’

 1.1 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。

1.2 struct.unpack(fmt,string)

顾名思义，解包。比如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)，这里面涉及到了一个calcsize函数。struct.calcsize(fmt)：这个就是用来计算fmt格式所描述的结构的大小。

 2.代码示例

import struct

# native byteorder
buffer = struct.pack("ihb", 1, 2, 3)
print(repr(buffer))
'''
b'\x01\x00\x00\x00\x02\x00\x03'
'''
print(struct.unpack("ihb", buffer))
'''
(1, 2, 3)
'''

# data from a sequence, network byteorder
data = [1, 2, 3]
buffer = struct.pack("!ihb", *data)
print(repr(buffer))
'''
b'\x00\x00\x00\x01\x00\x02\x03'
'''
print(struct.unpack("!ihb", buffer))
'''
(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’\x01\x00\x00\x00\x02\x00\x03’。

由于本机是小端(‘little- endian’), 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。

其他结构的转换也类似，有些特别的可以参考官方文档的Manual。

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：

CHARACTER

BYTE ORDER

SIZE

ALIGNMENT


@



native



native



native



=



native



standard



none



<



little-endian



standard



none



>



big-endian



standard



none



!



network (= big-endian)



standard



none

 


 

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。

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’\x00\x00\x00\x01\x00\x02\x03’，其中高位自己就被放在内存的高地址位了。

struct的pack函数把任意数据类型变成bytes：

import struct
struct.pack('>I', 10240099)
b'\x00\x9c@c'

pack的第一个参数是处理指令，’>I’的意思是：

>表示字节顺序是big-endian，也就是网络序，I表示4字节无符号整数。

后面的参数个数要和处理指令一致。

unpack把bytes变成相应的数据类型：

struct.unpack('>IH', b'\xf0\xf0\xf0\xf0\x80\x80')
(4042322160, 32896)

根据>IH的说明，后面的bytes依次变为I：4字节无符号整数和H：2字节无符号整数。

calcsize查看fmt所占的字节

size = struct.calcsize("!iIHs")
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