7.1. struct —将字节解释为打包二进制数据¶

7.1.2.1. 字节顺序，大小和对齐¶

默认情况下，C类型以机器的本机格式和字节顺序表示，并且如果必要，通过跳过填充字节（根据C编译器使用的规则）正确对齐。

或者，根据下表，格式字符串的第一个字符可用于指示打包数据的字节顺序，大小和对齐：

如果第一个字符不是其中之一，则假定为 '@'。

本地字节顺序是大端或小端，取决于主机系统。例如，Intel x86和AMD64（x86-64）是小端字节序；摩托罗拉68000和PowerPC G5是大端； ARM和Intel Itanium特性可切换字节顺序（双字节顺序）。使用 sys.byteorder 检查系统的字节顺序。

本机大小和对齐使用C编译器的 sizeof 表达式确定。这总是与本地字节顺序组合。

标准大小仅取决于格式字符；请参阅 格式字符 部分中的表。

注意 '@' 和 '=' 之间的区别：两者都使用本地字节顺序，但是后者的大小和对齐是标准化的。

'!' 形式适用于那些声称不能记住网络字节顺序是大端还是小端的可怜的灵魂。

没有办法指示非本地字节顺序（强制字节交换）；使用适当的选择 '<' 或 '>'。

笔记：

1. 填充仅在连续的结构成员之间自动添加。在编码结构的开始或结尾处不添加填充。

2. 当使用非本地大小和对齐时，不添加填充。与’<’，’>’，’=’和’！’。

3. 要将结构的末尾与特定类型的对齐要求对齐，请使用重复计数为零的该类型的代码结束格式。见 例子。

7.1.2.2. 格式字符¶

格式字符具有以下含义； C和Python值之间的转换应该是显而易见的，因为它们的类型。 “标准大小”列是指使用标准大小时的打包值的大小（以字节为单位）；即当格式串以 '<'，'>'，'!' 或 '=' 中的一个开始时。当使用原生大小时，打包值的大小取决于平台。

笔记：

1. '?' 转换代码对应于由C99定义的 _Bool 类型。如果此类型不可用，则使用 char 进行模拟。在标准模式下，它总是由一个字节表示。

2. 仅当平台C编译器支持C long long 或在Windows上为 __int64 时，'q' 和 'Q' 转换代码才可在纯模式下使用。它们总是在标准模式下可用。

3. 当尝试使用任何整数转换代码打包非整数时，如果非整数具有 __index__() 方法，则在打包之前调用该方法将参数转换为整数。

   在 3.2 版更改: 在3.2中使用 __index__() 方法作为非整数是新的。

4. 'n' 和 'N' 转换代码仅适用于本机大小（选择为默认值或使用 '@' 字节顺序字符）。对于标准大小，您可以使用适合您的应用程序的其他整数格式。

5. 对于 'f'，'d' 和 'e' 转换代码，打包表示使用IEEE 754二进制32，二进制64或二进制16格式（分别用于 'f'，'d' 或 'e'），而不考虑平台使用的浮点格式。

6. 'P' 格式字符仅适用于本机字节排序（选为默认值或使用 '@' 字节顺序字符）。字节顺序字符 '=' 选择基于主机系统使用小端或大端排序。 struct模块不会将其解释为本地排序，因此 'P' 格式不可用。

7. 在 IEEE 754 standard 的2008年版中引入了IEEE 754二进制16“半精度”类型。它具有符号位，5位指数和11位精度（显式存储10位），并且可以以全精度表示大约 6.1e-05 和 6.5e+04 之间的数字。 C编译器不广泛支持此类型：在典型的机器上，无符号短整数可用于存储，但不用于数学运算。有关详细信息，请参阅 half-precision floating-point format 上的维基百科页面。

格式字符可以在整数重复计数之前。例如，格式字符串 '4h' 意味着与 'hhhh' 完全相同。

忽略格式之间的空格字符；一个计数和它的格式不能包含空格。

对于 's' 格式字符，计数被解释为字节的长度，而不是其他格式字符的重复计数；例如，'10s' 表示单个10字节字符串，而 '10c' 表示10个字符。如果没有给出计数，它默认为1.对于打包，字符串被截断或填充空字节，以使其适合。对于解包，生成的字节对象总是具有指定的字节数。作为特殊情况，'0s' 表示单个空字符串（而 '0c' 表示0个字符）。

当使用整数格式（'b'，'B'，'h'，'H'，'i'，'I'，'l'，'L'，'q'，'Q'）之一打包值 x 时，如果 x 在该格式的有效范围之外，则引发 struct.error。

'p' 格式字符编码“Pascal字符串”，意味着存储在 固定字节数 中的短可变长度字符串，由计数给出。存储的第一个字节是字符串的长度，或255，取较小者。字符串的字节跟随。如果传递到 pack() 的字符串太长（长于计数减1），则只存储字符串的前导 count-1 字节。如果字符串比 count-1 短，则用空字节填充，以便使用所有字节。请注意，对于 unpack()，'p' 格式字符消耗 count 字节，但返回的字符串永远不能包含超过255个字节。

对于 '?' 格式字符，返回值为 True 或 False。当打包时，使用参数对象的真值。在本地或标准布尔表示中的0或1将被打包，并且任何非零值将是拆包时的 True。

7.1.2.3. 例子¶

打包/解包三个整数的基本示例:

>>> from struct import *
>>> pack('hhl', 1, 2, 3)
b'\x00\x01\x00\x02\x00\x00\x00\x03'
>>> unpack('hhl', b'\x00\x01\x00\x02\x00\x00\x00\x03')
(1, 2, 3)
>>> calcsize('hhl')
8

解压缩的字段可以通过将它们分配给变量或将结果包装在命名的元组中来命名:

>>> record = b'raymond   \x32\x12\x08\x01\x08'
>>> name, serialnum, school, gradelevel = unpack('<10sHHb', record)

>>> from collections import namedtuple
>>> Student = namedtuple('Student', 'name serialnum school gradelevel')
>>> Student._make(unpack('<10sHHb', record))
Student(name=b'raymond   ', serialnum=4658, school=264, gradelevel=8)

格式字符的排序可能对大小有影响，因为满足对齐要求所需的填充是不同的:

>>> pack('ci', b'*', 0x12131415)
b'*\x00\x00\x00\x12\x13\x14\x15'
>>> pack('ic', 0x12131415, b'*')
b'\x12\x13\x14\x15*'
>>> calcsize('ci')
8
>>> calcsize('ic')
5

以下格式 'llh0l' 在结尾指定两个填充字节，假设长整数在4字节边界对齐:

>>> pack('llh0l', 1, 2, 3)
b'\x00\x00\x00\x01\x00\x00\x00\x02\x00\x03\x00\x00'

这只有在原生大小和对齐有效时才起作用；标准尺寸和对齐不执行任何对齐。