Python之struct.pack()和struct.unpack()

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，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.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）:

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)

#---- result   
#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  

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。
上述fmt中，支持的格式为：

FORMAT	C TYPE	PYTHON TYPE	STANDARD SIZE	NOTES
x	pad byte	no value
c	char	string of length 1	1
b	signed char	integer	1	(3)
B	unsigned char	integer	1	(3)
?	_Bool	bool	1	(1)
h	short	integer	2	(3)
H	unsigned short	integer	2	(3)
i	int	integer	4	(3)
I	unsigned int	integer	4	(3)
l	long	integer	4	(3)
L	unsigned long	integer	4	(3)
q	long long	integer	8	(2), (3)
Q	unsigned long long	integer	8	(2), (3)
f	float	float	4	(4)
d	double	float	8	(4)
s	char[]	string
p	char[]	string
P	void *	integer		(5), (3)

注1.q和Q只在机器支持64位操作时有意思

注2.每个格式前可以有一个数字，表示个数

注3.s格式表示一定长度的字符串，4s表示长度为4的字符串，但是p表示的是pascal字符串

注4.P用来转换一个指针，其长度和机器字长相关

注5.最后一个可以用来表示指针类型的，占4个字节

为了同c中的结构体交换数据，还要考虑有的c或c++编译器使用了字节对齐，通常是以4个字节为单位的32位系统，故而struct根据本地机器字节顺序转换.可以用格式中的第一个字符来改变对齐方式.定义如下：

CHARACTER	BYTE ORDER	SIZE	ALIGNMENT
@	native	native	native
=	native	standard	none
<	little-endian	standard	none
>	big-endian	standard	none
!	network (= big-endian)	standard	none