struct — Interpret bytes as packed binary data

Вихідний код: Lib/struct.py

---

This module performs conversions between Python values and C structs represented as Python bytes objects. This can be used in handling binary data stored in files or from network connections, among other sources. It uses Форматувати рядки as compact descriptions of the layout of the C structs and the intended conversion to/from Python values.

Примітка

By default, the result of packing a given C struct includes pad bytes in order to maintain proper alignment for the C types involved; similarly, alignment is taken into account when unpacking. This behavior is chosen so that the bytes of a packed struct correspond exactly to the layout in memory of the corresponding C struct. To handle platform-independent data formats or omit implicit pad bytes, use standard size and alignment instead of native size and alignment: see Порядок байтів, розмір і вирівнювання for details.

Кілька функцій struct (та методи Struct) приймають аргумент buffer. Це відноситься до об’єктів, які реалізують Буферний протокол і забезпечують доступний для читання чи запису буфер. Найпоширенішими типами, які використовуються для цієї мети, є bytes і bytearray, але багато інших типів, які можна розглядати як масив байтів, реалізують протокол буфера, тому їх можна читати/заповнювати без додаткове копіювання з об’єкта bytes.

Функції та винятки

Модуль визначає такі винятки та функції:

exception struct.error

Виняток, що виникає з різних приводів; аргумент - це рядок, що описує те, що є неправильним.

struct.pack(format, v1, v2, ...)

Повертає об’єкт bytes, що містить значення v1, v2, … упаковані відповідно до рядка формату format. Аргументи мають точно відповідати значенням, які вимагає формат.

struct.pack_into(format, buffer, offset, v1, v2, ...)

Упакуйте значення v1, v2, … відповідно до рядка формату format і запишіть упаковані байти в записуваний буфер buffer, починаючи з позиції offset. Зауважте, що offset є обов’язковим аргументом.

struct.unpack(format, buffer)

Розпакуйте з буфера buffer (імовірно запакованого pack(format, ...)) відповідно до рядка формату format. Результатом є кортеж, навіть якщо він містить рівно один елемент. Розмір буфера в байтах має відповідати розміру, який вимагає формат, як це відображається calcsize().

struct.unpack_from(format, /, buffer, offset=0)

Розпакуйте з buffer, починаючи з позиції offset, відповідно до рядка формату format. Результатом є кортеж, навіть якщо він містить рівно один елемент. Розмір буфера в байтах, починаючи з позиції offset, має бути принаймні розміром, який вимагається форматом, що відображається 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().

Кожна ітерація дає кортеж, як зазначено в рядку формату.

Нове в версії 3.4.

struct.calcsize(format)

Повертає розмір структури (і, отже, об’єкта bytes, створеного pack(format, ...)), що відповідає рядку формату format.

Форматувати рядки

Format strings are the mechanism used to specify the expected layout when packing and unpacking data. They are built up from Формат символів, which specify the type of data being packed/unpacked. In addition, there are special characters for controlling the Порядок байтів, розмір і вирівнювання.

Порядок байтів, розмір і вирівнювання

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).

Крім того, перший символ рядка формату можна використовувати для вказівки порядку байтів, розміру та вирівнювання упакованих даних згідно з наведеною нижче таблицею:

характер	Порядок байтів	Розмір	Вирівнювання
@	рідний	рідний	рідний
=	рідний	стандарт	немає
<	маленький байт	стандарт	немає
>	великий байт	стандарт	немає
!	мережа (= порядок байтів)	стандарт	немає

Якщо перший символ не є одним із цих, передбачається '@'.

Native byte order is big-endian or little-endian, depending on the host system. For example, Intel x86 and AMD64 (x86-64) are little-endian; Motorola 68000 and PowerPC G5 are big-endian; ARM and Intel Itanium feature switchable endianness (bi-endian). Use sys.byteorder to check the endianness of your system.

Власний розмір і вирівнювання визначаються за допомогою виразу sizeof компілятора C. Це завжди поєднується з рідним порядком байтів.

Стандартний розмір залежить тільки від символу формату; див. таблицю в розділі Формат символів.

Зверніть увагу на різницю між '@' і '=': обидва використовують власний порядок байтів, але розмір і вирівнювання останнього стандартизовані.

Форма '!' представляє мережевий порядок байтів, який завжди є старшим байтом, як визначено в IETF RFC 1700.

Немає способу вказати невласний порядок байтів (примусова заміна байтів); використовуйте відповідний вибір ' <' or '> ''.

Примітки:

1. Відступи автоматично додаються лише між послідовними елементами структури. Заповнення не додається на початку або в кінці закодованої структури.

2. Під час використання невласного розміру та вирівнювання відступи не додаються, напр. з «<“, „>», «=» і «!».

3. Щоб вирівняти кінець структури відповідно до вимог вирівнювання певного типу, завершіть формат кодом для цього типу з нульовою кількістю повторів. Див. Приклади.

Формат символів

Символи форматування мають таке значення; перетворення між значеннями C і Python повинно бути очевидним, враховуючи їхні типи. Стовпець «Стандартний розмір» стосується розміру упакованого значення в байтах при використанні стандартного розміру; тобто, коли форматний рядок починається з одного з ' <', '> '', '!'' або '='. При використанні рідного розміру розмір упакованого значення залежить від платформи.

Формат	C Тип	Тип Python	Стандартний розмір	Примітки
x	pad byte	немає значення
c	char	байти довжиною 1	1
b	signed char	ціле число	1	(1), (2)
B	unsigned char	ціле число	1	(2)
?	_Bool	bool	1	(1)
h	short	ціле число	2	(2)
H	unsigned short	ціле число	2	(2)
я	int	ціле число	4	(2)
Я	unsigned int	ціле число	4	(2)
l	long	ціле число	4	(2)
L	unsigned long	ціле число	4	(2)
q	long long	ціле число	8	(2)
Q	unsigned long long	ціле число	8	(2)
n	ssize_t	ціле число		(3)
N	size_t	ціле число		(3)
e	(6)	плавати	2	(4)
f	float	плавати	4	(4)
d	double	плавати	8	(4)
s	char[]	байтів
p	char[]	байтів
P	void *	ціле число		(5)

Змінено в версії 3.3: Додано підтримку форматів 'n' і 'N'.

Змінено в версії 3.6: Додано підтримку формату 'e''.

Примітки:

1. The '?' conversion code corresponds to the _Bool type defined by C99. If this type is not available, it is simulated using a char. In standard mode, it is always represented by one byte.

2. 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.

   Змінено в версії 3.2: Added use of the __index__() method for non-integers.

3. Коди перетворення 'n' і 'N' доступні лише для рідного розміру (вибрано як типовий або з символом порядку байтів '@''). Для стандартного розміру ви можете використовувати будь-який з інших форматів цілих чисел, який підходить для вашої програми.

4. Для кодів перетворення 'f', 'd' і 'e' упаковане представлення використовує формат IEEE 754 binary32, binary64 або binary16 (для 'f'' , 'd' або 'e' відповідно), незалежно від формату з плаваючою комою, який використовується платформою.

5. Символ формату 'P' доступний лише для власного порядку байтів (вибрано як типовий або з символом порядку байтів '@'). Символ порядку байтів '=' вибирає порядок використання малого або великого порядку байтів на основі головної системи. Модуль struct не інтерпретує це як рідне впорядкування, тому формат 'P' недоступний.

6. Двійковий тип16 IEEE 754 із «половиною точності» було введено в редакції 2008 року стандарту IEEE 754. Він має знаковий біт, 5-бітний експоненту та 11-бітну точність (з 10 бітами, збереженими явно), і може представляти числа приблизно від 6.1e-05 до 6.5e+04 з повною точністю. . Цей тип не широко підтримується компіляторами C: на типовій машині беззнаковий короткий можна використовувати для зберігання, але не для математичних операцій. Перегляньте сторінку Вікіпедії про формат числа з плаваючою комою половинної точності для отримання додаткової інформації.

Символу форматування може передувати цілий підрахунок повторів. Наприклад, рядок формату '4h'' означає те саме, що 'hhhh'.

Пробіли між форматами ігноруються; кількість і його формат не повинні містити пробіли.

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, while '10c' means 10 characters. 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).

Під час пакування значення x з використанням одного з цілочисельних форматів ('b', 'B', 'h', 'H', 'i', 'I', 'l', 'L', 'q', 'Q'), якщо x знаходиться за межами допустимого діапазону для цього формату, тоді виникає struct.error.

Змінено в версії 3.1: Раніше деякі цілочисельні формати обгортали значення поза діапазоном і викликали DeprecationWarning замість struct.error.

Символ формату 'p' кодує «рядок Pascal», що означає короткий рядок змінної довжини, що зберігається у фіксованій кількості байтів, визначеній підрахунком. Перший збережений байт — це довжина рядка або 255, залежно від того, що менше. Далі йдуть байти рядка. Якщо рядок, переданий у pack(), задовгий (довший за лічильник мінус 1), зберігаються лише перші байти count-1 рядка. Якщо рядок коротший за count-1, він доповнюється нульовими байтами, щоб використати рівно кількість байтів. Зверніть увагу, що для unpack() символ формату 'p' споживає count байтів, але що повернутий рядок ніколи не може містити більше 255 байтів.

Для символу формату '?' повертається значення True або False. При упаковці використовується значення істинності об’єкта аргументу. Буде запаковано 0 або 1 у нативному або стандартному логічному представленні, а будь-яке ненульове значення під час розпакування буде True.

Приклади

Примітка

All examples assume a native byte order, size, and alignment with a big-endian machine.

A basic example of packing/unpacking three integers:

>>> from struct import *
>>> pack('hhl', 1, 2, 3)
b'\x00\x01\x00\x02\x00\x00\x00\x03'
>>> unpack('hhl', b'\x00\x01\x00\x02\x00\x00\x00\x03')
(1, 2, 3)
>>> calcsize('hhl')
8

Розпаковані поля можна назвати, призначивши їх змінним або загорнувши результат у іменований кортеж:

>>> 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 since the padding needed to satisfy alignment requirements is different:

>>> pack('ci', b'*', 0x12131415)
b'*\x00\x00\x00\x12\x13\x14\x15'
>>> pack('ic', 0x12131415, b'*')
b'\x12\x13\x14\x15*'
>>> calcsize('ci')
8
>>> calcsize('ic')
5

The following format 'llh0l' specifies two pad bytes at the end, assuming 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'

This only works when native size and alignment are in effect; standard size and alignment does not enforce any alignment.

Дивись також

Модуль array

Упаковане двійкове сховище однорідних даних.

Module xdrlib

Packing and unpacking of XDR data.

Класи

Модуль struct також визначає наступний тип:

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 the struct functions with the same format since the format string only needs to be compiled once.

Примітка

The compiled versions of the most recent format strings passed to Struct and the module-level functions are cached, so programs that use only a few format strings needn’t worry about reusing a single Struct instance.

Зкомпільовані об’єкти Struct підтримують наступні методи та атрибути:

pack(v1, v2, ...)

Ідентична функції pack(), використовуючи скомпільований формат. (len(result) дорівнюватиме size.)

pack_into(buffer, offset, v1, v2, ...)

Ідентична функції pack_into(), використовуючи скомпільований формат.

unpack(buffer)

Ідентична функції unpack(), використовуючи скомпільований формат. Розмір буфера в байтах має дорівнювати size.

unpack_from(buffer, offset=0)

Ідентична функції unpack_from(), використовуючи скомпільований формат. Розмір буфера в байтах, починаючи з позиції offset, має бути не менше size.

iter_unpack(buffer)

Ідентична функції iter_unpack(), використовуючи скомпільований формат. Розмір буфера в байтах має бути кратним size.

Нове в версії 3.4.

format

Рядок формату, який використовується для створення цього об’єкта Struct.

Змінено в версії 3.7: Тип рядка формату тепер str замість bytes.

size

Розрахований розмір структури (і, отже, об’єкта bytes, створеного методом pack()), що відповідає format.