python中的struct.pack和strcut.unpack函数

Python是一门非常简洁的语言，对于数据类型的表示，不像其他语言预定义了许多类型（如：在C#中，光整型就定义了8种），它只定义了六种基本类型：字符串，整数，浮点数，元组，列表，字典。通过这六种数据类型，我们可以完成大部分工作。但当Python需要通过网络与其他的平台进行交互的时候，必须考虑到将这些数据类型与其他平台或语言之间的类型进行互相转换问题。打个比方：C++写的客户端发送一个int型(4字节)变量的数据到Python写的服务器，Python接收到表示这个整数的4个字节数据，怎么解析成Python认识的整数呢？ Python的标准模块struct就用来解决这个问题。

　　struct模块的内容不多，也不是太难，下面对其中最常用的方法进行介绍：

关于格式字符串

　　在Python手册中，给出了C语言中常用类型与Python类型对应的格式符：

格式符	C语言类型	Python类型
x	pad byte	no value
c	char	string of length 1
b	signed char	integer
B	unsigned char	integer
?	_Bool	bool
h	short	integer
H	unsigned short	integer
i	int	integer
I	unsigned int	integer or long
l	long	integer
L	unsigned long	long
q	long long	long
Q	unsigned long long	long
f	float	float
d	double	float
s	char[]	string
p	char[]	string
P	void *	long

struct.pack

　　struct.pack用于将Python的值根据格式符，转换为字符串（因为Python中没有字节(Byte)类型，可以把这里的字符串理解为字节流，或字节数组）。其函数原型为：struct.pack(fmt, v1, v2, ...)，参数fmt是格式字符串，关于格式字符串的相关信息在下面有所介绍。v1, v2, ...表示要转换的python值。下面的例子将两个整数转换为字符串（字节流）:

# -*- coding: UTF-8 -*-
#!/usr/bin/python
import struct  
a = 20  
b = 400  
str = struct.pack("ii", a, b) #转换后的str虽然是字符串类型，但相当于其他语言中的字节流（字节数组），可以在网络上传输  
print 'length:', len(str)  
print str  
print repr(str) 

str = struct.pack("2i", a, b) #转换后的str虽然是字符串类型，但相当于其他语言中的字节流（字节数组），可以在网络上传输  
print 'length:', len(str)  
print str  
print repr(str) 

#---- result  
#length: 8  
# ----这里是乱码  
#'/x14/x00/x00/x00/x90/x01/x00/x00'
#length: 8  
# ----这里是乱码  
#'/x14/x00/x00/x00/x90/x01/x00/x00'

格式符"i"表示转换为int，'ii'表示有两个int变量。进行转换后的结果长度为8个字节（int类型占用4个字节，两个int为8个字节），可以看到输出的结果是乱码，因为结果是二进制数据，所以显示为乱码。可以使用python的内置函数repr来获取可识别的字符串，其中十六进制的0x00000014, 0x00001009分别表示20和400。

struct.unpack

　　struct.unpack做的工作刚好与struct.pack相反，用于将字节流转换成python数据类型。它的函数原型为：struct.unpack(fmt, string)，该函数返回一个元组。下面是一个简单的例子：

str = struct.pack("ii", 20, 400)
a1, a2 = struct.unpack("ii", str)
print 'a1:', a1
print 'a2:', a2
#---- result:
#a1: 20
#a2: 400

注意：

如果只有一个数，要这么用：

c, = struct.unpack( "i", str )

不然得到的不是整数

struct.calcsize

　　struct.calcsize用于计算格式字符串所对应的结果的长度，如：struct.calcsize('ii')，返回8。因为两个int类型所占用的长度是8个字节。

struct.pack_into, struct.unpack_from

　　这两个函数在Python手册中有所介绍，但没有给出如何使用的例子。其实它们在实际应用中用的并不多。Google了很久，才找到一个例子，贴出来共享一下：

import struct  
from ctypes import create_string_buffer  

buf = create_string_buffer(12)  
print repr(buf.raw)  

struct.pack_into("iii", buf, 0, 1, 2, -1)  
print repr(buf.raw)  

print struct.unpack_from('iii', buf, 0)  

#---- result  
#'/x00/x00/x00/x00/x00/x00/x00/x00/x00/x00/x00/x00'  
#'/x01/x00/x00/x00/x02/x00/x00/x00/xff/xff/xff/xff'  
#(1, 2, -1)

客户端服务器发送接收数据示例：

python写的服务器端：

import socket, struct  

s = socket.socket()  
s.bind(('127.0.0.1', 8000))  
s.listen(1)  

try:  
    while True:  
        cli, addr = s.accept()  
        data = cli.recv(100)  

        print "recv %d bytes" % len(data)  
        a, b, c = struct.unpack('i10sh', data)  
        print a, b, c  

        sdata = struct.pack('i10sh', 34, "abcdefghi\0", 65)  
        cli.send(sdata)  
finally:  
    s.close()

C写的客户端：

/* tcp_client.c */  
#include <stdio.h>  
#include <stdlib.h>  
#include <string.h>  
#include <sys/types.h>  
#include <sys/socket.h>  
#include <netinet/in.h>  
#include <arpa/inet.h>  
#include <unistd.h>  

typedef struct _data {  
    int a;  
    char b[10];  
    short c;  
} Data;  

int main()  
{  
    int client_fd;  
    struct sockaddr_in server_addr;  

    server_addr.sin_family = AF_INET;  
    server_addr.sin_port = htons(8000);  
    server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");  
    bzero(&(server_addr.sin_zero), 8);  

    client_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);  

    connect(client_fd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(struct sockaddr));  

    Data d;  
    memset(&d, 0, sizeof(d));  
    d.a = 3;  
    memcpy(&d.b, "hello", 5);  
    d.c = 6;  
    send(client_fd, &d, sizeof(d), 0);  

    char buf[200];  
    bzero(buf, 200);  
    recv(client_fd, buf, sizeof(buf), 0);  

    Data* p = (Data*)&buf;  
    printf("%d %s %d\n", p->a, p->b, p->c);  

    close(client_fd);  

    return 0;  
}

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