用Python读写二进制文件

一、缘起

写了一个讲义，发现内容太多了，于是把这部分内容从讲义中移出，发到这里。本文所有代码都经过运行验证。

二、环境

Win 10 中文专业版64位 + Python 3.65 64位 + 8G RAM

三、正文

（一） struct标准库介绍

pack("格式串", 一到多个其它类型的表达式)

unpack("格式串", 字节串类型的对象)

格式串中至少包含一个格式符，格式符前面还有一个可选的字节顺序标识符。

部分格式符如表1所示。

表1 struct标准库的pack和unpack方法的格式符

这里的字节序可以用字节序标识符来规定，常用的字节序标识符有>和<这两个：

>表示自然顺序，高位在前低位在后；

<表示逆序，字节顺序跟自然顺序完全相反。

下面分别举例介绍struct标准库的pack和unpack这两个方法的使用。

（二）用struct.pack将其它数据类型转为字节串

1  布尔值转为字节串

>>> from struct import pack

>>> pack("?", False)

b'\x00'

>>> pack("?", True)

b'\x01'

2  整数转为字节串

>>> from struct import pack

>>> pack("b", 25)

b'\x19'

>>> pack("h", 258)

b'\x02\x01'

>>> pack("i", 258)

b'\x02\x01\x00\x00'

>>> pack(">i",258)

b'\x00\x00\x01\x02'

>>> from struct import pack

>>> pack("b", 258)

Traceback (most recent call last):

  File"<pyshell#77>", line 1, in <module>

   pack("b", 258)

struct.error: byte format requires -128 <= number<= 127

>>> from struct import pack

>>> pack(">bhi", 1, 2, 3)

b'\x01\x00\x02\x00\x00\x00\x03'

>>> from struct import pack

>>> pack(">hhh", 1, 2, 3)

b'\x00\x01\x00\x02\x00\x03'

>>> pack(">3h", 1, 2, 3)

b'\x00\x01\x00\x02\x00\x03'

3  浮点数转为字节串

>>> from struct import pack

>>> pack("f", 3.14159)

b'\xd0\x0fI@'

>>> pack("f", -3.14159)

b'\xd0\x0fI\xc0'

>>> pack(">f", 3.14159)

b'@I\x0f\xd0'

4  字符串转为字节串

>>> name = "胡凤国"

>>> name.encode("gb18030")

b'\xba\xfa\xb7\xef\xb9\xfa'

>>> from struct import pack

>>> name = "胡凤国"

>>> pack("10s",name.encode("gb18030"))

b'\xba\xfa\xb7\xef\xb9\xfa\x00\x00\x00\x00'

>>> from struct import pack

>>> name, age = "张三", 23

>>> r = pack(">10si",name.encode("gb18030"), age)

>>> r

b'\xd5\xc5\xc8\xfd\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x17'

（三） 用struct.unpack将字节串转为其它数据类型

1  字节串转为布尔值

>>> from struct import unpack

>>> unpack("?", b'\x00')

(False,)

>>> unpack("?", b'\x01')

(True,)

>>> unpack("??", b'\x01\x05')

(True, True)

2  字节串转为整数

>>> from struct import unpack

>>> b = b'\xba\xfa'

>>> unpack("bb", b)          # 转换成两个单字节整数

(-70, -6)

>>> unpack("BB", b)          # 转换成两个单字节无符号整数

(186, 250)

>>> unpack("h", b)           # 以默认字节序转换成一个双字节整数

(-1350,)

>>> unpack("H", b)           # 以默认字节序转换成一个双字节无符号整数

(64186,)

>>> unpack(">h", b)          # 以自然顺序转换成一个双字节整数

(-17670,)

3  字节串转为浮点数

>>> from struct import pack, unpack

>>> a = 3.14

>>> b = pack("f", a)

>>> b

b'\xc3\xf5H@'

>>> c = unpack("f", b)

>>> c

(3.140000104904175,)

4  字节串转为字符串

>>> name = "胡凤国"

>>> bname =name.encode("gb18030")

>>> bname

b'\xba\xfa\xb7\xef\xb9\xfa'

>>> bname.decode("gb18030")

'胡凤国'

>>> from struct import unpack

>>> b = b'\xd5\xc5\xc8\xfd\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x17'

>>> bname, age =unpack(">4s6xi", b)

>>> bname

b'\xd5\xc5\xc8\xfd'

>>> age

23

>>> bname.decode("gb18030")

'张三'

Ø >表示其中的格式符i按自然顺序去解读对应的4个字节；

Ø 4s表示前4个字节是一个数据；

Ø 6x表示接下来的6个字节放弃，不予解读；

Ø i表示接下来的4个字节解读成整数。

（四）用struct标准库读写二进制文件示例

a = [(李逍遥,19), (赵灵儿,16), (林月如,18), (阿奴,14)]

【例1】 用struct标准库将数据写入二进制文件示例

这个二进制文件中每7个字节表示一个人的信息，这7个字节的前6个字节表示姓名，需要用gb18030来解码，最后一个字节表示年龄。

【例2】 用struct标准库从二进制文件读取数据示例

（五） 用其它标准库读写二进制文件

1  用pickle标准库读写二进制文件

【例3】 用pickle标准库将数据写入二进制文件示例

【例4】 用pickle标准库从二进制文件读取数据示例

3  用shelve标准库读写二进制文件

【例5】 用shelve标准库读写二进制文件

四、后记