struct

准确的将,Python没有专门处理字节的数据类型。但是由于str既可以表示字符串,又可以表示字节,所以,字节数组 =str。而在C语言中,我们可以很方便的使用struct、union以及字节和int,float的转换。

在Python中,比如要把一个32位无符号整变成字节,也就是4个字节的bytes,你得配合运算符这么写:
>>> n =10240099

>>>b1 =(n & 0xff000000) >>24

>>>b2 =(n & 0xff0000) >>16

>>>b3 =(n & 0xff 00) >>8

>>>b4 =n & 0xff

>>>bs =bytes([b1,b2,b3,b4])

>>>bs

b'\x00\x9c@c'

非常麻烦,如果换成浮点数就无能为力了。

好在Python提供了一个struct模块来解决bytes和其他二进制数据类型的转换。

struct的pack把任意数据类型转换为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,也就是网络顺序,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变为相应的数据类型:
>>>struct.unpack('>IH',b'\xf0\xf0\xf0\xf0\xf8\xf8')

(4042322160,32896)

根据>IH的说明,后面的bytes一次变为I:4字节无符号整数和H:2字节无符号整数。

所以,尽管Python不适合编写底层操作字节流的代码,但对性能要求不高的地方,利用struct就方便很多。

struct模块定义的数据类型可以参考Python的官方文档。


Windows的位图文件(.bmp)是一种非常简单的文件格式,我们使用struct分析一下:
首先找一个bmp文件,如果没有,使用画图画一个即可。

>>> s = b'\x42\x4d\x38\x8c\x0a\x00\x00\x00\x00\x00\x36\x00\x00\x00\x28\x00\x00\x00\x80\x02\x00\x00\x68\x01\x00\x00\x01\x00\x18\x00'

BMP采用小端方式存储数据,文件头的结构顺序如下:
两个字节:'BM'表示Windows位图,‘BA’表示OS/2位图。

一个4字节整数:表示位图大小;

一个4字节整数:保留位,始终为0; 

一个4字节整数:实际图像的偏移量; 

一个4字节整数:Header的字节数; 

一个4字节整数:图像宽度; 

一个4字节整数:图像高度; 

一个2字节整数:始终为1; 

一个2字节整数:颜色数。

(b'B', b'M', 691256, 0, 54, 40, 640, 360, 1, 24)

结果显示,b'B' b'M'说明是Windows位图,位图大小640*360,颜色数为24.

请编写一个bmpinfo.py,可以检查任意文件是否为Windows位图,如果是,打印出图片大小和颜色数。