准确地讲,Python没有专门处理字节的数据类型。但由于 b'str' 可以表示字节,所以,字节数组=二进制str。而在C语言中,我们可以很方便地用struct、union来处理字节,以及字节和int,float的转换。
在Python中,比方说要把一个32位无符号整数变成字节,也就是4个长度的 bytes ,你得配合位运算符这么写:
>>> n = 10240099 >>> b1 = (n & 0xff000000) >> 24 >>> b2 = (n & 0xff0000) >> 16 >>> b3 = (n & 0xff00) >> 8 >>> b4 = n & 0xff >>> bs = bytes([b1, b2, b3, b4]) >>> bs b'\x00\x9c@c'
非常麻烦。如果换成浮点数就无能为力了。
好在Python提供了一个 struct 模块来解决 bytes 和其他二进制数据类型的转换。
struct 的 pack 函数把任意数据类型变成 bytes :
>>> import struct >>> struct.pack('>I', 10240099) b'\x00\x9c@c'
pack 的第一个参数是处理指令, '>I' 的意思是:
> 表示字节顺序是big-endian,也就是网络序, I 表示4字节无符号整数。
后面的参数个数要和处理指令一致。
unpack 把 bytes 变成相应的数据类型:
>>> struct.unpack('>IH', b'\xf0\xf0\xf0\xf0\x80\x80') (4042322160, 32896)
根据 >IH 的说明,后面的 bytes 依次变为 I :4字节无符号整数和 H :2字节无符号整数。
所以,尽管Python不适合编写底层操作字节流的代码,但在对性能要求不高的地方,利用 struct 就方便多了。
struct 模块定义的数据类型可以参考Python官方文档:
https://docs.python.org/3/library/struct.html#format-characters
Windows的位图文件(.bmp)是一种非常简单的文件格式,我们来用 struct 分析一下。
首先找一个bmp文件,没有的话用“画图”画一个。
读入前30个字节来分析:
>>> s = b'\x42\x4d\x38\x8c\x0a\x00\x00\x00\x00\x00\x36\x00\x00\x00\x28\x00\x00\x00\x80\x02\x00\x00\x68\x01\x00\x00\x01\x00\x18\x00'
BMP格式采用小端方式存储数据,文件头的结构按顺序如下:
两个字节: 'BM' 表示Windows位图, 'BA' 表示OS/2位图; 一个4字节整数:表示位图大小; 一个4字节整数:保留位,始终为0; 一个4字节整数:实际图像的偏移量; 一个4字节整数:Header的字节数; 一个4字节整数:图像宽度; 一个4字节整数:图像高度; 一个2字节整数:始终为1; 一个2字节整数:颜色数。
所以,组合起来用 unpack 读取:
>>> struct.unpack('<ccIIIIIIHH', s) (b'B', b'M', 691256, 0, 54, 40, 640, 360, 1, 24)
结果显示, b'B' 、 b'M' 说明是Windows位图,位图大小为640x360,颜色数为24。
请编写一个 bmpinfo.py ,可以检查任意文件是否是位图文件,如果是,打印出图片大小和颜色数。
# -*- coding: utf-8 -*- import base64, struct bmp_data = base64.b64decode('Qk1oAgAAAAAAADYAAAAoAAAAHAAAAAoAAAABABAAAAAAADICAAASCwAAEgsAA' + 'AAAAAAAAAAA/3//f/9//3//f/9//3//f/9//3//f/9//3//f/9//3//f/9//3//f/9//3/' + '/f/9//3//f/9//3//f/9/AHwAfAB8AHwAfAB8AHwAfP9//3//fwB8AHwAfAB8/3//f/9/A' + 'HwAfAB8AHz/f/9//3//f/9//38AfAB8AHwAfAB8AHwAfAB8AHz/f/9//38AfAB8/3//f/9' + '//3//fwB8AHz/f/9//3//f/9//3//f/9/AHwAfP9//3//f/9/AHwAfP9//3//fwB8AHz/f' + '/9//3//f/9/AHwAfP9//3//f/9//3//f/9//38AfAB8AHwAfAB8AHwAfP9//3//f/9/AHw' + 'AfP9//3//f/9//38AfAB8/3//f/9//3//f/9//3//fwB8AHwAfAB8AHwAfAB8/3//f/9//' + '38AfAB8/3//f/9//3//fwB8AHz/f/9//3//f/9//3//f/9/AHwAfP9//3//f/9/AHwAfP9' + '//3//fwB8AHz/f/9/AHz/f/9/AHwAfP9//38AfP9//3//f/9/AHwAfAB8AHwAfAB8AHwAf' + 'AB8/3//f/9/AHwAfP9//38AfAB8AHwAfAB8AHwAfAB8/3//f/9//38AfAB8AHwAfAB8AHw' + 'AfAB8/3//f/9/AHwAfAB8AHz/fwB8AHwAfAB8AHwAfAB8AHz/f/9//3//f/9//3//f/9//' + '3//f/9//3//f/9//3//f/9//3//f/9//3//f/9//3//f/9//3//f/9//38AAA==') ---- def bmp_info(data): return { 'width': 200, 'height': 100, 'color': 24 } ---- # 测试 bi = bmp_info(bmp_data) assert bi['width'] == 28 assert bi['height'] == 10 assert bi['color'] == 16 print('ok')
参考源码
check_bmp.py