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一文学会Python标准库struct序列化与反序列化

时间:01-11来源:作者:点击数:

使用Python标准库struct序列化Python整数、实数、字节串时,需要使用struct模块的pack()函数把对象按指定的格式进行序列化,然后使用文件对象的write()方法将序列化的结果字节串写入以'wb'或'ab'模式打开的二进制文件。读取时需要使用文件对象的read()方法从以'rb'模式打开的二进制文件中读取指定数量的字节串,然后再使用struct模块的unpack()函数反序列化得到原来对象息。如果需要的话,可以使用calcsize()函数计算指定类型序列化时所需要的字节数量。标准库struct中常用的函数及功能下表所示。

表  标准库struct中的常用函数

函数 功能简介
calcsize(format, /) 计算并返回序列化format格式的数据需要的字节数量,例如struct.calcsize('i')的值为4,表示序列化整数需要4个字节,也就是说整数的序列化有限制,不能序列化任意大的Python整数
pack(format, v1, v2, ...) 使用参数format指定的格式对v1、v2等若干值进行序列化,返回序列化后的字节串
unpack(format, buffer, /) 使用参数format指定的格式对参数buffer指定的字节串进行反序列化,返回包含若干值的元组

struct模块支持多种类型的数据序列化,表9-3中函数参数format可取的值如下表所示。这些格式可以组合使用,对多个数据同时序列化,例如struct.pack('ii', 345, 123)表示把两个整数345和123序列化为一个字节串,结果为b'Y\x01\x00\x00{\x00\x00\x00'。

另外,format可以使用第一个字符来指定序列化时使用的字节顺序、长度和对齐方式,不指定时默认值@会根据需要自动进行字节填充和对齐。例如,struct.pack('i?', 3, True)的值为b'\x03\x00\x00\x00\x01',长度为5个字节,而struct.pack('?i', True, 3)的值为b'\x01\x00\x00\x00\x03\x00\x00\x00',长度为8个字节。可以设置format第一个字符为<、>或=,这时不会自动进行字节填充和对齐,要注意的是pack()函数的format参数和对应的unpack()函数的format参数使用的字节顺序和对齐方式要一致。

表  struct支持的格式

格式字符 对应的C语言类型 对应的Python类型 使用的字节数量
c char 长度为 1 的字节串 1
b signed char 整数 1
B unsigned char 整数 1
? _Bool 布尔值True/False 1
h short 整数 2
H unsigned short 整数 2
i int 整数 4
I unsigned int 整数 4
l long 整数 4
L unsigned long 整数 4
q long long 整数 8
Q unsigned long long 整数 8
n ssize_t 整数 8
N size_t 整数 8
f float 浮点数 4
d double 浮点数 8
s char[] 字节串 1
p char[] 字节串 1
P void * 整数 8

  编写程序,对若干不同的值进行序列化并写入二进制文件,然后读取这个二进制文件中的数据进行还原。

解析:程序中的格式字符串'if?i56si64si64s'对应1个整数、1个实数、1个bool值、1个整数(表示后面紧邻的56个字节中有效字节的数量)、1个字节串(实际长度为56个字节,其中只有前面一部分是有效字节,后面是填充符)、1个整数(表示后面紧邻的64个字节中有效字节的数量)、1个字节串(实际长度为64个字节,其中只有前面一部分是有效字节,后面是填充符)、1个整数(表示后面紧邻的64个字节中有效字节的数量)、1个字节串(实际长度为64个字节,其中只有前面一部分是有效字节,后面是填充符)进行序列化。通过内置函数str()可以把任意Python对象转换为字符串然后再使用encode()方法转换为字节串最后使用struct进行序列化,在网络编程使用socket传输数据时经常用到struct序列化和反序列化。

运行结果:

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