struct
最后更新于：2022-04-01 01:14:56
准确地讲，Python没有专门处理字节的数据类型。但由于`str`既是字符串，又可以表示字节，所以，字节数组＝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：
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>>> 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'
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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`：
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>>> import struct
>>> struct.pack('>I', 10240099)
b'\x00\x9c@c'
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`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：
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>>> struct.unpack('>IH', b'\xf0\xf0\xf0\xf0\x80\x80')
(4042322160, 32896)
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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](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：
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>>> 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'
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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：
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>>> struct.unpack('<ccIIIIIIHH', s)
(b'B', b'M', 691256, 0, 54, 40, 640, 360, 1, 24)
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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。
### 参考源码
[check_bmp.py](https://github.com/michaelliao/learn-python3/blob/master/samples/commonlib/check_bmp.py)