struct
--- Interpret bytes as packed binary data¶
Code source : Lib/struct.py
This module converts between Python values and C structs represented
as Python bytes
objects. Compact format strings
describe the intended conversions to/from Python values.
The module's functions and objects can be used for two largely
distinct applications, data exchange with external sources (files or
network connections), or data transfer between the Python application
and the C layer.
Note
When no prefix character is given, native mode is the default. It packs or unpacks data based on the platform and compiler on which the Python interpreter was built. The result of packing a given C struct includes pad bytes which maintain proper alignment for the C types involved; similarly, alignment is taken into account when unpacking. In contrast, when communicating data between external sources, the programmer is responsible for defining byte ordering and padding between elements. See Boutisme, taille et alignement for details.
Plusieurs fonctions de struct
(et méthodes de Struct
) prennent un argument buffer. Cet argument fait référence à des objets qui implémentent le protocole tampon et qui proposent un tampon soit en lecture seule, soit en lecture-écriture. Les types les plus courants qui utilisent cette fonctionnalité sont bytes
et bytearray
, mais beaucoup d'autres types qui peuvent être considérés comme des tableaux d'octets implémentent le protocole tampon ; ils peuvent ainsi être lus ou remplis depuis un objet bytes
sans faire de copie.
Fonctions et exceptions¶
Le module définit les exceptions et fonctions suivantes :
- exception struct.error¶
Exception levée à plusieurs occasions ; l'argument est une chaîne qui décrit ce qui ne va pas.
- struct.pack(format, v1, v2, ...)¶
Renvoie un objet bytes contenant les valeurs v1, v2… agrégées conformément à la chaîne de format format. Les arguments doivent correspondre exactement aux valeurs requises par le format.
- struct.pack_into(format, buffer, offset, v1, v2, ...)¶
Agrège les valeurs v1, v2… conformément à la chaîne de format format et écrit les octets agrégés dans le tampon buffer, en commençant à la position offset. Notez que offset est un argument obligatoire.
- struct.unpack(format, buffer)¶
Dissocie depuis le tampon buffer (en supposant que celui-ci a été agrégé avec
pack(format, …)
) à l'aide de la chaîne de format format. Le résultat est un n-uplet, qui peut éventuellement ne contenir qu'un seul élément. La taille de buffer en octets doit correspondre à la taille requise par le format, telle que calculée parcalcsize()
.
- struct.unpack_from(format, /, buffer, offset=0)¶
Dissocie les éléments du tampon buffer, en commençant à la position offset, conformément à la chaîne de format format. Le résultat est un n-uplet, qui peut éventuellement ne contenir qu'un seul élément. La taille du tampon en octets, en commençant à la position offset, doit être au moins égale à la taille requise par le format, telle que calculée par
calcsize()
.
- struct.iter_unpack(format, buffer)¶
Iteratively unpack from the buffer buffer according to the format string format. This function returns an iterator which will read equally sized chunks from the buffer until all its contents have been consumed. The buffer's size in bytes must be a multiple of the size required by the format, as reflected by
calcsize()
.Chaque itération produit un n-uplet tel que spécifié par la chaîne de format.
Ajouté dans la version 3.4.
- struct.calcsize(format)¶
Renvoie la taille de la structure (et donc celle de l'objet bytes produit par
pack(format, ...)
) correspondant à la chaîne de format format.
Chaînes de spécification du format¶
Format strings describe the data layout when packing and unpacking data. They are built up from format characters, which specify the type of data being packed/unpacked. In addition, special characters control the byte order, size and alignment. Each format string consists of an optional prefix character which describes the overall properties of the data and one or more format characters which describe the actual data values and padding.
Boutisme, taille et alignement¶
By default, C types are represented in the machine's native format and byte order, and properly aligned by skipping pad bytes if necessary (according to the rules used by the C compiler). This behavior is chosen so that the bytes of a packed struct correspond exactly to the memory layout of the corresponding C struct. Whether to use native byte ordering and padding or standard formats depends on the application.
Cependant, le premier caractère de la chaîne de format peut être utilisé pour indiquer le boutisme, la taille et l'alignement des données agrégées, conformément à la table suivante :
Caractère |
Boutisme |
Taille |
Alignement |
---|---|---|---|
|
natif |
natif |
natif |
|
natif |
standard |
aucun |
|
petit-boutiste |
standard |
aucun |
|
gros-boutiste |
standard |
aucun |
|
réseau (= gros-boutiste) |
standard |
aucun |
Si le premier caractère n'est pas dans cette liste, le module se comporte comme si '@'
avait été indiqué.
Note
The number 1023 (0x3ff
in hexadecimal) has the following byte representations:
03 ff
in big-endian (>
)ff 03
in little-endian (<
)
Python example:
>>> import struct
>>> struct.pack('>h', 1023)
b'\x03\xff'
>>> struct.pack('<h', 1023)
b'\xff\x03'
Native byte order is big-endian or little-endian, depending on the
host system. For example, Intel x86, AMD64 (x86-64), and Apple M1 are
little-endian; IBM z and many legacy architectures are big-endian.
Use sys.byteorder
to check the endianness of your system.
La taille et l'alignement natifs sont déterminés en utilisant l'expression sizeof
du compilateur C. Leur valeur est toujours combinée au boutisme natif.
La taille standard dépend seulement du caractère du format ; référez-vous au tableau dans la section Caractères de format.
Notez la différence entre '@'
et '='
: les deux utilisent le boutisme natif mais la taille et l'alignement du dernier sont standards.
The form '!'
represents the network byte order which is always big-endian
as defined in IETF RFC 1700.
Il n'y a pas de moyen de spécifier le boutisme contraire au boutisme natif (c'est-à-dire forcer la permutation des octets) ; utilisez le bon caractère entre '<'
et '>'
.
Notes :
Le bourrage (padding en anglais) n'est automatiquement ajouté qu'entre les membres successifs de la structure. Il n'y a pas de bourrage au début ou à la fin de la structure agrégée.
Il n'y a pas d'ajout de bourrage lorsque vous utilisez une taille et un alignement non-natifs, par exemple avec
'<'
,'>'
,'='
ou'!'
.Pour aligner la fin d'une structure à l'alignement requis par un type particulier, terminez le format avec le code du type voulu et une valeur de répétition à zéro. Référez-vous à Exemples.
Caractères de format¶
Les caractères de format possèdent les significations suivantes ; la conversion entre les valeurs C et Python doit être évidente compte tenu des types concernés. La colonne « taille standard » fait référence à la taille en octets de la valeur agrégée avec l'utilisation de la taille standard (c'est-à-dire lorsque la chaîne de format commence par l'un des caractères suivants : '<'
, '>'
, '!'
ou '='
). Si vous utilisez la taille native, la taille de la valeur agrégée dépend de la plateforme.
Format |
Type C |
Type Python |
Taille standard |
Notes |
---|---|---|---|---|
|
octet de bourrage |
pas de valeur |
(7) |
|
|
char |
bytes (suite d'octets) de taille 1 |
1 |
|
|
signed char |
int (entier) |
1 |
(1), (2) |
|
unsigned char |
int (entier) |
1 |
(2) |
|
_Bool |
bool (booléen) |
1 |
(1) |
|
short |
int (entier) |
2 |
(2) |
|
unsigned short |
int (entier) |
2 |
(2) |
|
int |
int (entier) |
4 |
(2) |
|
unsigned int |
int (entier) |
4 |
(2) |
|
long |
int (entier) |
4 |
(2) |
|
unsigned long |
int (entier) |
4 |
(2) |
|
long long |
int (entier) |
8 |
(2) |
|
unsigned long long |
int (entier) |
8 |
(2) |
|
|
int (entier) |
(3) |
|
|
|
int (entier) |
(3) |
|
|
(6) |
float (nombre à virgule flottante) |
2 |
(4) |
|
float |
float (nombre à virgule flottante) |
4 |
(4) |
|
double |
float (nombre à virgule flottante) |
8 |
(4) |
|
char[] |
bytes (séquence d'octets) |
(9) |
|
|
char[] |
bytes (séquence d'octets) |
(8) |
|
|
void* |
int (entier) |
(5) |
Modifié dans la version 3.3: ajouté la gestion des formats 'n'
et 'N'
.
Modifié dans la version 3.6: ajouté la gestion du format 'e'
.
Notes :
The
'?'
conversion code corresponds to the _Bool type defined by C standards since C99. In standard mode, it is represented by one byte.When attempting to pack a non-integer using any of the integer conversion codes, if the non-integer has a
__index__()
method then that method is called to convert the argument to an integer before packing.Modifié dans la version 3.2: Added use of the
__index__()
method for non-integers.Les codes de conversion
'n'
et'N'
ne sont disponibles que pour la taille native (choisie par défaut ou à l'aide du caractère de boutisme'@'
). Pour la taille standard, vous pouvez utiliser n'importe quel format d'entier qui convient à votre application.Pour les codes de conversion
'f'
,'d'
et'e'
, la représentation agrégée utilise respectivement le format IEEE 754 binaire32, binaire64 ou binaire16 (pour'f'
,'d'
ou'e'
respectivement), quel que soit le format des nombres à virgule flottante de la plateforme.Le caractère de format
'P'
n'est disponible que pour le boutisme natif (choisi par défaut ou à l'aide du caractère'@'
de boutisme). Le caractère de boutisme'='
choisit d'utiliser un petit ou un gros en fonction du système hôte. Le module struct ne l'interprète pas comme un boutisme natif, donc le format'P'
n'est pas disponible.Le type IEEE 754 binaire16 « demie-précision » a été introduit en 2008 par la révision du standard IEEE 754. Il comprend un bit de signe, un exposant sur 5 bits et une précision de 11 bits (dont 10 bits sont explicitement stockés) ; il peut représenter les nombres entre environ
6.1e-05
et6.5e+04
avec une précision maximale. Ce type est rarement pris en charge par les compilateurs C : sur une machine courante, un unsigned short (entier court non signé) peut être utilisé pour le stockage mais pas pour les opérations mathématiques. Lisez la page Wikipédia (NdT : non traduite en français) half-precision floating-point format pour davantage d'informations.When packing,
'x'
inserts one NUL byte.Le caractère de format
'p'
sert à encoder une « chaîne Pascal », c'est-à-dire une courte chaîne de longueur variable, stockée dans un nombre défini d'octets dont la valeur est définie par la répétition. Le premier octet stocké est la longueur de la chaîne (dans la limite maximum de 255). Les octets composant la chaîne suivent. Si la chaîne passée àpack()
est trop longue (supérieure à la valeur de la répétition moins 1), seuls lescount-1
premiers octets de la chaîne sont stockés. Si la chaîne est plus courte quecount-1
, des octets de bourrage nuls sont insérés de manière à avoir exactement count octets au final. Notez que pourunpack()
, le caractère de format'p'
consommecount
octets mais que la chaîne renvoyée ne peut pas excéder 255 octets.For the
's'
format character, the count is interpreted as the length of the bytes, not a repeat count like for the other format characters; for example,'10s'
means a single 10-byte string mapping to or from a single Python byte string, while'10c'
means 10 separate one byte character elements (e.g.,cccccccccc
) mapping to or from ten different Python byte objects. (See Exemples for a concrete demonstration of the difference.) If a count is not given, it defaults to 1. For packing, the string is truncated or padded with null bytes as appropriate to make it fit. For unpacking, the resulting bytes object always has exactly the specified number of bytes. As a special case,'0s'
means a single, empty string (while'0c'
means 0 characters).
Un caractère de format peut être précédé par un entier indiquant le nombre de répétitions. Par exemple, la chaîne de format '4h'
a exactement la même signification que 'hhhh'
.
Les caractères d'espacement entre les indications de format sont ignorés ; cependant, le nombre de répétitions et le format associé ne doivent pas être séparés par des caractères d'espacement.
Lors de l'agrégation d'une valeur x
en utilisant l'un des formats pour les entiers ('b'
, 'B'
, 'h'
, 'H'
, 'i'
, 'I'
, 'l'
, 'L'
, 'q'
, 'Q'
), si x
est en dehors de l'intervalle du format spécifié, une struct.error
est levée.
Modifié dans la version 3.1: Previously, some of the integer formats wrapped out-of-range values and
raised DeprecationWarning
instead of struct.error
.
Pour le caractère de format '?'
, la valeur renvoyée est True
ou False
. Lors de l'agrégation, la valeur de vérité de l'objet argument est utilisée. La valeur agrégée est 0 ou 1 dans la représentation native ou standard et, lors de la dissociation, n'importe quelle valeur différente de zéro est renvoyée True
.
Exemples¶
Note
Native byte order examples (designated by the '@'
format prefix or
lack of any prefix character) may not match what the reader's
machine produces as
that depends on the platform and compiler.
Pack and unpack integers of three different sizes, using big endian ordering:
>>> from struct import *
>>> pack(">bhl", 1, 2, 3)
b'\x01\x00\x02\x00\x00\x00\x03'
>>> unpack('>bhl', b'\x01\x00\x02\x00\x00\x00\x03')
(1, 2, 3)
>>> calcsize('>bhl')
7
Attempt to pack an integer which is too large for the defined field:
>>> pack(">h", 99999)
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
struct.error: 'h' format requires -32768 <= number <= 32767
Demonstrate the difference between 's'
and 'c'
format
characters:
>>> pack("@ccc", b'1', b'2', b'3')
b'123'
>>> pack("@3s", b'123')
b'123'
Les champs dissociés peuvent être nommés en leur assignant des variables ou en encapsulant le résultat dans un n-uplet nommé :
>>> record = b'raymond \x32\x12\x08\x01\x08'
>>> name, serialnum, school, gradelevel = unpack('<10sHHb', record)
>>> from collections import namedtuple
>>> Student = namedtuple('Student', 'name serialnum school gradelevel')
>>> Student._make(unpack('<10sHHb', record))
Student(name=b'raymond ', serialnum=4658, school=264, gradelevel=8)
The ordering of format characters may have an impact on size in native
mode since padding is implicit. In standard mode, the user is
responsible for inserting any desired padding.
Note in
the first pack
call below that three NUL bytes were added after the
packed '#'
to align the following integer on a four-byte boundary.
In this example, the output was produced on a little endian machine:
>>> pack('@ci', b'#', 0x12131415)
b'#\x00\x00\x00\x15\x14\x13\x12'
>>> pack('@ic', 0x12131415, b'#')
b'\x15\x14\x13\x12#'
>>> calcsize('@ci')
8
>>> calcsize('@ic')
5
The following format 'llh0l'
results in two pad bytes being added
at the end, assuming the platform's longs are aligned on 4-byte boundaries:
>>> pack('@llh0l', 1, 2, 3)
b'\x00\x00\x00\x01\x00\x00\x00\x02\x00\x03\x00\x00'
Applications¶
Two main applications for the struct
module exist, data
interchange between Python and C code within an application or another
application compiled using the same compiler (native formats), and
data interchange between applications using agreed upon data layout
(standard formats). Generally speaking, the format strings
constructed for these two domains are distinct.
Native Formats¶
When constructing format strings which mimic native layouts, the
compiler and machine architecture determine byte ordering and padding.
In such cases, the @
format character should be used to specify
native byte ordering and data sizes. Internal pad bytes are normally inserted
automatically. It is possible that a zero-repeat format code will be
needed at the end of a format string to round up to the correct
byte boundary for proper alignment of consecutive chunks of data.
Consider these two simple examples (on a 64-bit, little-endian machine):
>>> calcsize('@lhl')
24
>>> calcsize('@llh')
18
Data is not padded to an 8-byte boundary at the end of the second format string without the use of extra padding. A zero-repeat format code solves that problem:
>>> calcsize('@llh0l')
24
The 'x'
format code can be used to specify the repeat, but for
native formats it is better to use a zero-repeat format like '0l'
.
By default, native byte ordering and alignment is used, but it is
better to be explicit and use the '@'
prefix character.
Standard Formats¶
When exchanging data beyond your process such as networking or storage,
be precise. Specify the exact byte order, size, and alignment. Do
not assume they match the native order of a particular machine.
For example, network byte order is big-endian, while many popular CPUs
are little-endian. By defining this explicitly, the user need not
care about the specifics of the platform their code is running on.
The first character should typically be <
or >
(or !
). Padding is the responsibility of the programmer. The
zero-repeat format character won't work. Instead, the user must
explicitly add 'x'
pad bytes where needed. Revisiting the
examples from the previous section, we have:
>>> calcsize('<qh6xq')
24
>>> pack('<qh6xq', 1, 2, 3) == pack('@lhl', 1, 2, 3)
True
>>> calcsize('@llh')
18
>>> pack('@llh', 1, 2, 3) == pack('<qqh', 1, 2, 3)
True
>>> calcsize('<qqh6x')
24
>>> calcsize('@llh0l')
24
>>> pack('@llh0l', 1, 2, 3) == pack('<qqh6x', 1, 2, 3)
True
The above results (executed on a 64-bit machine) aren't guaranteed to match when executed on different machines. For example, the examples below were executed on a 32-bit machine:
>>> calcsize('<qqh6x')
24
>>> calcsize('@llh0l')
12
>>> pack('@llh0l', 1, 2, 3) == pack('<qqh6x', 1, 2, 3)
False
Classes¶
Le module struct
définit aussi le type suivant :
- class struct.Struct(format)¶
Return a new Struct object which writes and reads binary data according to the format string format. Creating a
Struct
object once and calling its methods is more efficient than calling module-level functions with the same format since the format string is only compiled once.Note
The compiled versions of the most recent format strings passed to the module-level functions are cached, so programs that use only a few format strings needn't worry about reusing a single
Struct
instance.Les objets
Struct
compilés gèrent les méthodes et attributs suivants :- pack(v1, v2, ...)¶
Identique à la fonction
pack()
, en utilisant le format compilé (len(result)
vautsize
).
- pack_into(buffer, offset, v1, v2, ...)¶
Identique à la fonction
pack_into()
, en utilisant le format compilé.
- unpack(buffer)¶
Identique à la fonction
unpack()
, en utilisant le format compilé. La taille du tampon buffer en octets doit valoirsize
.
- unpack_from(buffer, offset=0)¶
Identique à la fonction
unpack_from()
, en utilisant le format compilé. La taille du tampon buffer en octets, en commençant à la position offset, doit valoir au moinssize
.
- iter_unpack(buffer)¶
Identique à la fonction
iter_unpack()
, en utilisant le format compilé. La taille du tampon buffer en octets doit être un multiple desize
.Ajouté dans la version 3.4.
- format¶
La chaîne de format utilisée pour construire l'objet
Struct
.
- size¶
La taille calculée de la structure agrégée (et donc de l'objet
bytes
produit par la méthodepack()
) correspondante àformat
.
Modifié dans la version 3.13: The repr() of structs has changed. It is now:
>>> Struct('i') Struct('i')