在Python中处理二进制数据

介绍

随着计算机硬件的发展，二进制数据处理已成为常态，对于程序员而言，处理二进制数据更是必不可少的技能。本文将在Python语言中介绍如何处理二进制数据。

读取二进制文件

在Python中读取二进制文件，可以使用 open() 函数指定文件打开方式为二进制模式（使用 rb 参数）。例如，读取一个名为 data.bin 的二进制文件：

with open("data.bin", "rb") as f:
    data = f.read()

将字节串转化为整数

在处理二进制数据时，经常需要将字节串转化为整数。Python中的 int.from_bytes() 方法可以方便地实现这个转化。该方法有两个必选参数：

• bytes：要转换的字节串
• byteorder：指定字节串的字节顺序

字节顺序有两种：大端序（byteorder="big"）和小端序（byteorder="little"）。以大端序为例：

data = b"\x00\x00\x01\x23"
value = int.from_bytes(data, "big")
print(value) # 291

将整数转化为字节串

同上，Python中的 int.to_bytes() 方法可以方便地将整数转化为字节串。该方法有两个必选参数：

• length：生成字节串的长度
• byteorder：指定字节串的字节顺序

以大端序为例：

value = 291
data = value.to_bytes(4, "big")
print(data) # b'\x00\x00\x01\x23'

Bitwise Operations

Python中的 &、|、^、~ 和 <<、>> 位运算符可用于处理二进制数据。例如，将一个字节串中的每个字节取反：

data = b"\x00\x0f\x55\xa0"
inverted_data = bytes([~x for x in data])
print(inverted_data) # b'\xff\xf0\xaa\x5f'

使用struct模块

Python标准库中的 struct 模块可以方便地对二进制数据进行解析和打包。结合 struct 模块和前面介绍的方法，可以方便地解析二进制文件中的各种数据类型。

例如，从一个字节串中解析出一个双精度浮点数和一个整数：

import struct

data = b"\x40\x49\x0f\xdb\x30\x09\x21\xfb\x00\x00\x00\x0a"
double_value, int_value = struct.unpack(">di", data)
print(double_value) # 3.141592653589793
print(int_value) # 10

在这里，">di" 是一个格式化字符串，> 表示大端序，d 和 i 分别表示双精度浮点数和整数。

结论

本文介绍了Python中处理二进制数据的基本知识，包括读取二进制文件、将字节串转化为整数，将整数转化为字节串，位运算和使用 struct 模块。对于程序员而言，掌握这些技能将对处理二进制数据有很大帮助。