struct

  • 2017-04-11
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准确地讲,Python没有专门处理字节的数据类型。但由于b'str'可以表示字节,所以,字节数组=二进制str。而在C语言中,我们可以很方便地用struct、union来处理字节,以及字节和int,float的转换。

在Python中,比方说要把一个32位无符号整数变成字节,也就是4个长度的bytes,你得配合位运算符这么写:

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。

structpack函数把任意数据类型变成bytes

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。

unpackbytes变成相应的数据类型:

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。

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

struct模块定义的数据类型可以参考Python官方文档:

https://docs.python.org/3/library/struct.html#format-characters

Windows的位图文件(.bmp)是一种非常简单的文件格式,我们来用struct分析一下。

首先找一个bmp文件,没有的话用“画图”画一个。

读入前30个字节来分析:

BMP格式采用小端方式存储数据,文件头的结构按顺序如下:

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。

所以,组合起来用unpack读取:

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

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

参考源码

check_bmp.py

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