Python中的struct.unpack()

1. 概述

在Python中，struct模块提供了一种将二进制数据打包和解包的机制，称为“结构化数据”。

struct.unpack()是struct模块中用于解包二进制数据的函数。它接受一个格式化字符串和一个包含二进制数据的字节对象，并将其解包成一个元组。格式化字符串指定了如何解析二进制数据。

本文将详细介绍struct.unpack()的使用方法和常见的格式化字符串及其含义。

2. `struct.unpack()`的基本语法

struct.unpack(format, buffer)是struct模块中用于解包二进制数据的函数。它接受两个参数：

format：格式化字符串，用于指定如何解析二进制数据。
buffer：包含二进制数据的字节对象。

struct.unpack()函数将二进制数据按照格式化字符串的指定规则解析，并返回解析后的结果，即一个元组。

下面是struct.unpack()函数的基本语法：

struct.unpack(format, buffer)

3. 常见的格式化字符串

3.1. 按字节解析

b   带符号字节
B   无符号字节

这两个格式化字符用于解析单个字节的数据，返回的结果是一个整数。

示例代码：

import struct

data = b'\x01\x02\x03\x04'
result = struct.unpack('bbbb', data)
print(result)

输出：

(1, 2, 3, 4)

3.2. 按字节顺序解析

h   带符号短整数（2个字节）
H   无符号短整数（2个字节）

这两个格式化字符用于解析两个字节的数据，按照指定的字节顺序解析，并返回的结果是一个整数。

示例代码：

import struct

data = b'\x01\x00\x02\x00\x03\x00\x04\x00'
result = struct.unpack('<hhhh', data)
print(result)

输出：

(1, 2, 3, 4)

3.3. 按字节顺序和大小解析

i   带符号整数（4个字节）
I   无符号整数（4个字节）
f   浮点数（4个字节）

这三个格式化字符用于解析四个字节的数据，按照指定的字节顺序和大小解析，并返回的结果是一个整数或浮点数。

示例代码：

import struct

data = b'\x01\x00\x00\x00\x02\x00\x00\x00\x03\x00\x00\x00\x04\x00\x00\x00'
result = struct.unpack('<iiii', data)
print(result)

输出：

(1, 2, 3, 4)

3.4. 按字节顺序和大小以及对齐方式解析

q   带符号长整数（8个字节）
Q   无符号长整数（8个字节）
d   双精度浮点数（8个字节）

这三个格式化字符用于解析八个字节的数据，按照指定的字节顺序和大小以及对齐方式解析，并返回的结果是一个整数或浮点数。

示例代码：

import struct

data = b'\x01\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x02\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x03\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x04\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00'
result = struct.unpack('<qqqq', data)
print(result)

输出：

(1, 2, 3, 4)

4. 各种格式化字符串的含义

在前面的示例中，我们已经使用了一些格式化字符串，如 bbbb、hhhh、iiii等。下面是一些常见的格式化字符串及其含义的详细解释：

b：带符号字节，占用一个字节。取值范围为-128~127。
B：无符号字节，占用一个字节。取值范围为0~255。
h：带符号短整数，占用两个字节。取值范围为-32768~32767。
H：无符号短整数，占用两个字节。取值范围为0~65535。
i：带符号整数，占用四个字节。取值范围为-2147483648~2147483647。
I：无符号整数，占用四个字节。取值范围为0~4294967295。
q：带符号长整数，占用八个字节。取值范围为-9223372036854775808~9223372036854775807。
Q：无符号长整数，占用八个字节。取值范围为0~18446744073709551615。
f：浮点数，占用四个字节。
d：双精度浮点数，占用八个字节。

在格式化字符串的前面可以加上字节顺序和对齐方式的符号，如 <表示小端字节顺序，>表示大端字节顺序，!表示网络字节顺序。默认的字节顺序为本地字节顺序，也可以不指定字节顺序。

5. `struct.unpack()`的返回值

struct.unpack()函数的返回值是一个元组，该元组包含了解析后的数据。元组中的元素的数量和类型由格式化字符串决定。

根据格式化字符串的不同，struct.unpack()函数的返回值可能是整数、浮点数或字节对象等。

示例代码：

import struct

data = b'\x01\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x02\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x03\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x04\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00'
result = struct.unpack('<qqqq', data)
print(result)
print(type(result))

输出：