[Python] struct.unpack() 用法详解

struct.unpack()用法详解

文章目录

• `struct.unpack()`用法详解
• • • 一、函数语法
    • 二、格式字符串详解
    • 三、使用示例
    • • 示例 1：解析整数和浮点数
      • 示例 2：解析字符串
      • 示例 3：解析混合类型
      • 示例 4：跳过填充字节
      • 示例 5：解析数组
    • 四、关键注意事项
    • 五、常见错误

struct.unpack() 是 Python 中用于将二进制数据（字节序列）解析为 Python 数据类型的函数，通常与 struct.pack() 配对使用。它根据指定的格式字符串（format string）解析字节流，并返回一个包含解析结果的元组。

一、函数语法

struct.unpack(format, buffer)

• format：格式字符串，定义数据的解析规则（字节顺序、数据类型、数量等）。
• buffer：包含二进制数据的缓冲区（如 bytes、bytearray 或支持缓冲协议的对象）。

返回值：包含解析后数据的元组。

二、格式字符串详解

格式字符串由两部分组成：

1. 字节顺序/对齐字符（可选）：

   字符 含义 大小端 @ 本地顺序（默认） 系统依赖 = 本地标准大小 系统依赖 < 小端（Little-Endian） 低位在前 > 大端（Big-Endian） 高位在前 ! 网络顺序（大端） RFC 标准

2. 数据类型字符（必选）：

   字符 C 类型 Python 类型 字节数 x 填充字节 跳过字节 1 c char bytes (长度1) 1 b signed char int 1 B unsigned char int 1 ? _Bool bool 1 h short int 2 H unsigned short int 2 i int int 4 I unsigned int int 4 l long int 4 L unsigned long int 4 q long long int 8 Q unsigned long long int 8 f float float 4 d double float 8 s char[] bytes 长度见下文 p Pascal 字符串 bytes 1+长度 P void* int 系统依赖

   特殊用法：

   • s：需指定长度，如 10s 表示解析 10 字节的字符串。
   • 数字前缀：3I 表示连续解析 3 个无符号整数。

三、使用示例

示例 1：解析整数和浮点数

import struct# 二进制数据：小端顺序 (<) + int (i) + float (f)buffer = b\'\\x01\\x00\\x00\\x00\\xcd\\xcc\\x8c@\'data = struct.unpack(\'<if\', buffer) # 解析1个int和1个floatprint(data) # 输出: (1, 7.000000476837158)

示例 2：解析字符串

# 数据：大端 (>) + 4字节字符串 (4s)buffer = b\'ABCD\'data = struct.unpack(\'>4s\', buffer)print(data) # 输出: (b\'ABCD\',)

示例 3：解析混合类型

# 数据：小端 (<) + short (h) + 3字节字符串 (3s) + float (f)buffer = b\'\\x01\\x00XYZ\\x00\\x00\\x80?\'data = struct.unpack(\'<h3sf\', buffer)print(data) # 输出: (1, b\'XYZ\', 1.0)

示例 4：跳过填充字节

# 格式: 小端 (<) + char (c) + 填充1字节 (x) + int (i)buffer = b\'A\\x00\\x02\\x00\\x00\\x00\'data = struct.unpack(\'<cx i\', buffer)print(data) # 输出: (b\'A\', 2)

示例 5：解析数组

# 解析3个连续的 unsigned short (H)buffer = b\'\\x01\\x00\\x02\\x00\\x03\\x00\'data = struct.unpack(\'<3H\', buffer)print(data) # 输出: (1, 2, 3)

四、关键注意事项

1. 缓冲区长度必须匹配
   使用 struct.calcsize(format) 验证格式字符串所需的字节数：

   fmt = \'<2i f\'buffer = b\'\\x00\' * struct.calcsize(fmt) # 创建匹配长度的缓冲区

2. 字节顺序至关重要
   大端/小端错误会导致解析数值异常：

   # 错误示例：大端数据用小端解析buffer = b\'\\x00\\x00\\x00\\x01\' # 大端表示的整数 1struct.unpack(\'<I\', buffer) # 错误！解析为 16777216 (0x01000000)

3. 字符串处理
   s 类型返回 bytes 对象，需用 .decode() 转为字符串：

   data = struct.unpack(\'5s\', b\'Hello\')[0]print(data.decode(\'utf-8\')) # 输出: \'Hello\'

4. 内存对齐问题
   默认格式 @ 会按本地对齐方式插入填充字节。使用 = 或标准顺序（</>）避免对齐。

五、常见错误

• struct.error: unpack requires a buffer of X bytes
  缓冲区长度与格式字符串不匹配。
• 解析指针类型 (P)
  结果依赖平台（32/64位），通常应避免使用。

通过合理设计格式字符串，struct.unpack() 可高效处理二进制协议（如网络数据、文件格式）。

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