# struct
準確地講,Python沒有專門處理字節的數據類型。但由于`str`既是字符串,又可以表示字節,所以,字節數組=str。而在C語言中,我們可以很方便地用struct、union來處理字節,以及字節和int,float的轉換。
在Python中,比方說要把一個32位無符號整數變成字節,也就是4個長度的`bytes`,你得配合位運算符這么寫:
```
>>> 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'
```
非常麻煩。如果換成浮點數就無能為力了。
好在Python提供了一個`struct`模塊來解決`bytes`和其他二進制數據類型的轉換。
`struct`的`pack`函數把任意數據類型變成`bytes`:
```
>>> import struct
>>> struct.pack('>I', 10240099)
b'\x00\x9c@c'
```
`pack`的第一個參數是處理指令,`'>I'`的意思是:
`>`表示字節順序是big-endian,也就是網絡序,`I`表示4字節無符號整數。
后面的參數個數要和處理指令一致。
`unpack`把`bytes`變成相應的數據類型:
```
>>> struct.unpack('>IH', b'\xf0\xf0\xf0\xf0\x80\x80')
(4042322160, 32896)
```
根據`>IH`的說明,后面的`bytes`依次變為`I`:4字節無符號整數和`H`:2字節無符號整數。
所以,盡管Python不適合編寫底層操作字節流的代碼,但在對性能要求不高的地方,利用`struct`就方便多了。
`struct`模塊定義的數據類型可以參考Python官方文檔:
[https://docs.python.org/3/library/struct.html#format-characters](https://docs.python.org/3/library/struct.html#format-characters)
Windows的位圖文件(.bmp)是一種非常簡單的文件格式,我們來用`struct`分析一下。
首先找一個bmp文件,沒有的話用“畫圖”畫一個。
讀入前30個字節來分析:
```
>>> 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儲數據,文件頭的結構按順序如下:
兩個字節:`'BM'`表示Windows位圖,`'BA'`表示OS/2位圖; 一個4字節整數:表示位圖大小; 一個4字節整數:保留位,始終為0; 一個4字節整數:實際圖像的偏移量; 一個4字節整數:Header的字節數; 一個4字節整數:圖像寬度; 一個4字節整數:圖像高度; 一個2字節整數:始終為1; 一個2字節整數:顏色數。
所以,組合起來用`unpack`讀取:
```
>>> struct.unpack('<ccIIIIIIHH', s)
(b'B', b'M', 691256, 0, 54, 40, 640, 360, 1, 24)
```
結果顯示,`b'B'`、`b'M'`說明是Windows位圖,位圖大小為640x360,顏色數為24。
請編寫一個`bmpinfo.py`,可以檢查任意文件是否是位圖文件,如果是,打印出圖片大小和顏色數。
## 參考源碼
[check_bmp.py](https://github.com/michaelliao/learn-python3/blob/master/samples/commonlib/check_bmp.py)
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