在Python中保留结构填充的填充字节

在Python中，我们可以使用 struct 模块来将数据打包成 bytes 类型的对象，或者将可序列化的 bytes 类型的对象解包为 Python 数据结构。在打包数据时，我们可能需要为某些字段添加填充字节（padding bytes），以保留数据的结构。本文将介绍在 Python 中如何进行填充字节的操作。

什么是填充字节？

在计算机中，一个字节（Byte）通常是 8 位（Bit）长，而某些数据类型，如 16 位整型（int16）和 64 位浮点数（double）可能需要的字节数并不是 8 的整数倍。在这种情况下，可以添加填充字节，使得数据结构得以保持正确。

使用 struct 添加填充字节

在 struct 模块中，我们可以使用某些占位符来表示特定数据类型的数据。例如，i 表示 4 字节的有符号整数，f 表示 4 字节的单精度浮点数。我们可以使用 <数字> 来表示要填充的字节数。

下面是一个简单的例子，我们使用 struct 模块将一个整型和一个浮点数打包为 bytes 对象，并为整型字段添加了 2 个填充字节：

import struct

data = struct.pack("<2si3f", 10, b"\x00\x00", 1.23, 4.56, 7.89)
print(data)  # b'\n\x00\x00\x00\x9a\x99\xb9?T\xb8\x1e@\xb6\xdbQ@E\xcd\xcc@'

在上面的代码中，<2si3f 表示将 2 个字节的填充、一个 4 字节的整型和 3 个浮点数分别打包。我们使用 b"\x00\x00" 作为 2 个字节的填充。

解包包含填充字节的 bytes 对象

如果我们从其他应用程序或网络中接收到一个包含填充字节的 bytes 对象，我们也可以使用 struct 模块进行解包。

下面是一个示例代码，我们从一个 bytes 对象中解包出一个整型和浮点数：

import struct

data = b'\n\x00\x00\x00\x9a\x99\xb9?T\xb8\x1e@\xb6\xdbQ@E\xcd\xcc@'
result = struct.unpack("<i3f", data[2:])
print(result)  # (10, 1.23, 4.56, 7.89)

在上面的代码中，我们使用 [2:] 来跳过前面的 2 个填充字节。然后，我们使用 <i3f 来解包一个 4 字节的整型和 3 个浮点数。

结论

在 Python 中，我们可以使用 struct 模块来打包和解包 bytes 对象。在打包数据时，我们可以使用 <数字> 来表示填充字节的数量，以保留数据结构。在解包数据时，我们需要注意跳过前面添加的填充字节。