Python读写二进制文件的实现
1. 简介
Python 读写文件的二进制数据需要使用到struct模块，进行C/c++与Python数据格式的转换。
2. struct模块介绍
struct模块中最常用的函数为pack和unpack，用法如下：
| 函数 | return | explain |
|---|---|---|
| pack(fmt,v1,v2…) | string | 按照给定的格式(fmt),把数据转换成字符串(字节流),并将该字符串返回. |
| pack_into(fmt,buffer,offset,v1,v2…) | None | 按照给定的格式(fmt),将数据转换成字符串(字节流),并将字节流写入以offset开始的buffer中.(buffer为可写的缓冲区,可用array模块) |
| unpack(fmt,v1,v2……) | tuple | 按照给定的格式(fmt)解析字节流,并返回解析结果 |
| pack_from(fmt,buffer,offset) | tuple | 按照给定的格式(fmt)解析以offset开始的缓冲区,并返回解析结果 |
| calcsize(fmt) | size of fmt | 计算给定的格式(fmt)占用多少字节的内存，注意对齐方式 |
3. struct模块中数据格式fmt对应C/C++和Python中的类型
| FORMat | C Type | Python type | Standard size |
|---|---|---|---|
| x | pad byte | no value | |
| c | char | string of length | 1 |
| b | signed char | integer | 1 |
| B | unsigned char | integer | 1 |
| ? | _Bool | bool | 1 |
| h | short | integer | 2 |
| H | unsigned short | integer | 2 |
| i | int | integer | 4 |
| I | unsigned int | integer | 4 |
| l | long | integer | 4 |
| L | unsigned long | integer | 4 |
| q | long long | integer | 8 |
| Q | unsigned long long | integer | 8 |
| f | float | float | 4 |
| d | double | float | 8 |
| s | char[] | string | |
| p | char[] | string | |
| P | void * | integer |
4. 实例
注意：代码中，<表示小端，>表示大端
import struct
# 打开文件
with open("binary_file.bin", "wb") as f:
# 写入4个字节的整数（值为12345）
int_value = 12345
f.write(struct.pack("<i", int_value))
# 写入8个字节的双精度浮点数（值为3.14159）
double_value = 3.14159
f.write(struct.pack("<d", double_value))
# 写入一个字节的布尔值（值为True）
bool_value = True
f.write(struct.pack("<?", bool_value))
# 写入一个定长字符串（10个字符，值为"hello"）
string_value = "hello".encode("utf-8")
f.write(struct.pack("<5s", string_value))
# 写入一个定长字节数组（20个字节，值为b"\x01\x02\x03...\x14"）
byte_array_value = bytes(range(1, 21))
f.write(struct.pack("<20s", byte_array_value))
f.close()
# 打开文件
with open("binary_file.bin", "rb") as f:
# 读取4个字节，解析成一个整数
int_value = struct.unpack("<i", f.read(4))[0]
# 读取8个字节，解析成一个双精度浮点数
double_value = struct.unpack("<d", f.read(8))[0]
# 读取一个字节，解析成一个布尔值
bool_value = struct.unpack("<?", f.read(1))[0]
# 读取一个字符串，解析成一个定长字符串（10个字符）
string_value = struct.unpack("<5s", f.read(5))[0].decode("utf-8")
# 读取一个字节数组，解析成一个定长字节数组（20个字节）
byte_array_value = struct.unpack("<20s", f.read(20))[0]
# 打印结果
print(f"int_value: {int_value}")
print(f"double_value: {double_value}")
print(f"bool_value: {bool_value}")
print(f"string_value: {string_value}")
print(f"byte_array_value: {byte_array_value}")
f.close()5. Python 字符串前面加u,r,b,f的含义
5.1. 字符串前加u
后面字符串以 Unicode格式进行编码，一般用在中文字符串前面，防止因为源码储存格式问题，导致再次使用时出现乱码。
str= u'hello'5.2. 字符串前加r
去掉反斜杠的转移机制。（特殊字符：即那些，反斜杠加上对应字母，表示对应的特殊含义的，比如最常见的”\n”表示换行，”\t”表示Tab等。 ）
str= r'hello\n\t\n'
5.3. 字符串前加b
表示该字符串是bytes 类型。
bytes = b'hello'
在 python3 中，bytes 和 str 的互相转换方式是
str.encode(‘utf-8')
bytes.decode(‘utf-8')
5.4. 字符串前加f
以 f 开头表示在字符串内支持大括号内的python 表达式,字符串拼接
name = 'Lily'
print(f'My name is {name}.')
参考
[1] python3中的struct模块使用
[2] Python 字符串前面加u,r,b,f的含义
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