转自: http://www.cnblogs.com/gala/archive/2011/09/22/2184801.html
有的时候需要用python处理二进制数据，比如，存取文件，socket操作时.这时候，可以使用python的struct模块来完成.可以用 struct来处理c语言中的结构体.
struct模块中最重要的三个函数是pack(), unpack(), calcsize()
pack(fmt, v1, v2, ...) 按照给定的格式(fmt)，把数据封装成字符串(实际上是类似于c结构体的字节流)
unpack(fmt, string) 按照给定的格式(fmt)解析字节流string，返回解析出来的tuple
calcsize(fmt) 计算给定的格式(fmt)占用多少字节的内存
struct中支持的格式如下表：
| Format | C Type | Python | 字节数 |
|---|---|---|---|
| x | pad byte | no value | 1 |
| c | char | string of length 1 | 1 |
| b | signed char | integer | 1 |
| B | unsigned char | integer | 1 |
| ? | _Bool | bool | 1 |
| h | short | integer | 2 |
| H | unsigned short | integer | 2 |
| i | int | integer | 4 |
| I | unsigned int | integer or long | 4 |
| l | long | integer | 4 |
| L | unsigned long | long | 4 |
| q | long long | long | 8 |
| Q | unsigned long long | long | 8 |
| f | float | float | 4 |
| d | double | float | 8 |
| s | char[] | string | 1 |
| p | char[] | string | 1 |
| P | void * | long |
注1.q和Q只在机器支持64位操作时有意思
注2.每个格式前可以有一个数字，表示个数
注3.s格式表示一定长度的字符串，4s表示长度为4的字符串，但是p表示的是pascal字符串
注4.P用来转换一个指针，其长度和机器字长相关
注5.最后一个可以用来表示指针类型的，占4个字节
为了同c中的结构体交换数据，还要考虑有的c或c++编译器使用了字节对齐，通常是以4个字节为单位的32位系统，故而struct根据本地机器字节顺序转换.可以用格式中的第一个字符来改变对齐方式.定义如下：
| Character | Byte order | Size and alignment |
|---|---|---|
| @ | native | native 凑够4个字节 |
| = | native | standard 按原字节数 |
| < | little-endian | standard 按原字节数 |
| > | big-endian | standard 按原字节数 |
| ! | network (= big-endian) | standard 按原字节数 |
使用方法是放在fmt的第一个位置，就像'@5s6sif'
插播大端小端和网路字节序:
大端小端之分
小端字节序和大端字节序表示存储的字节顺序有区别
小端字节序：低字节存于内存低地址；高字节存于内存高地址;
long型数据0x12345678
在小端系统中，
| 地址 | 数据 |
|---|---|
| 0x00000100 | 0x78 |
| 0x00000101 | 0x56 |
| 0x00000102 | 0x34 |
| 0x00000103 | 0x12 |
内存的地址是由低到高的顺序；而数据的字节也是由低到高的
大端字节序：高字节存于内存低地址；低字节存于内存高地址;
long型数据0x12345678
在大端系统中，
| 地址 | 数据 |
|---|---|
| 0x00000100 | 0x12 |
| 0x00000101 | 0x34 |
| 0x00000102 | 0x56 |
| 0x00000103 | 0x78 |
内存的地址是由低到高的顺序；而数据的字节却是由高到低的
网络字节序
网络上传输的数据都是字节流,对于一个多字节数值,在进行网络传输的时候,先传递哪个字节?也就是说,当接收端收到第一个字节的时候,它将这个字节作为高位字节还是低位字节处理,是一个比较有意义的问题;
UDP/TCP/IP协议规定:把接收到的第一个字节当作高位字节看待,这就要求发送端发送的第一个字节是高位字节;而在发送端发送数据时,发送的第一个字节是该数值在内存中的起始地址处对应的那个字节,也就是说,该数值在内存中的起始地址处对应的那个字节就是要发送的第一个高位字节(即:高位字节存放在低地址处);由此可见,多字节数值在发送之前,在内存中因该是以大端法存放的;
所以说,网络字节序是大端字节序;比如,我们经过网络发送整型数值0x12345678时,在80X86平台中,它是以小端发存放的,在发送之前需要使用系统提供的字节序转换函数htonl()将其转换成大端法存放的数值;
常见CPU的字节序
Big Endian : PowerPC、IBM、Sun
Little Endian : x86、DEC
ARM既可以工作在大端模式，也可以工作在小端模式。
示例一：
比如有一个结构体
struct Header
{
unsigned short id;
char[4] tag;
unsigned int version;
unsigned int count;
}
通过socket.recv接收到了一个上面的结构体数据，存在字符串s中，现在需要把它解析出来，可以使用unpack()函数.
import struct
id, tag, version, count = struct.unpack("!H4s2I", s)
上面的格式字符串中，!表示我们要使用网络字节顺序解析，因为我们的数据是从网络中接收到的，在网络上传送的时候它是网络字节顺序的.后面的H表示 一个unsigned short的id,4s表示4字节长的字符串，2I表示有两个unsigned int类型的数据.
就通过一个unpack，现在id, tag, version, count里已经保存好我们的信息了.
同样，也可以很方便的把本地数据再pack成struct格式.
ss = struct.pack("!H4s2I", id, tag, version, count);
pack函数就把id, tag, version, count按照指定的格式转换成了结构体Header，ss现在是一个字符串(实际上是类似于c结构体的字节流)，可以通过 socket.send(ss)把这个字符串发送出去.
示例二：
import struct
a=12.34
#将a变为二进制
bytes=struct.pack('i',a)
此时bytes就是一个string字符串，字符串按字节同a的二进制存储内容相同。
再进行反操作
现有二进制数据bytes，（其实就是字符串），将它反过来转换成python的数据类型：
a,=struct.unpack('i',bytes)
注意，unpack返回的是tuple
所以如果只有一个变量的话：
bytes=struct.pack('i',a)
那么，解码的时候需要这样
a,=struct.unpack('i',bytes) 或者 (a,)=struct.unpack('i',bytes)
如果直接用a=struct.unpack('i',bytes)，那么 a=(12.34,) ，是一个tuple而不是原来的浮点数了。
如果是由多个数据构成的，可以这样：
a='hello'
b='world!'
c=2
d=45.123
bytes=struct.pack('5s6sif',a,b,c,d)
此时的bytes就是二进制形式的数据了，可以直接写入文件比如 binfile.write(bytes)
然后，当我们需要时可以再读出来，bytes=binfile.read()
再通过struct.unpack()解码成python变量
a,b,c,d=struct.unpack('5s6sif',bytes)
'5s6sif'这个叫做fmt，就是格式化字符串，由数字加字符构成，5s表示占5个字符的字符串，2i，表示2个整数等等，下面是可用的字符及类型，ctype表示可以与python中的类型一一对应。
注意：二进制文件处理时会碰到的问题
我们使用处理二进制文件时，需要用如下方法
binfile=open(filepath,'rb') 读二进制文件
binfile=open(filepath,'wb') 写二进制文件
那么和binfile=open(filepath,'r')的结果到底有何不同呢？
不同之处有两个地方：
第一，使用'r'的时候如果碰到'0x1A'，就会视为文件结束，这就是EOF。使用'rb'则不存在这个问题。即，如果你用二进制写入再用文本读出的话，如果其中存在'0X1A'，就只会读出文件的一部分。使用'rb'的时候会一直读到文件末尾。
第二，对于字符串x='abc\ndef'，我们可用len(x)得到它的长度为7，\n我们称之为换行符，实际上是'0X0A'。当我们用'w'即文本方式写的时候，在windows平台上会自动将'0X0A'变成两个字符'0X0D'，'0X0A'，即文件长度实际上变成8.。当用'r'文本方式读取时，又自动的转换成原来的换行符。如果换成'wb'二进制方式来写的话，则会保持一个字符不变，读取时也是原样读取。所以如果用文本方式写入，用二进制方式读取的话，就要考虑这多出的一个字节了。'0X0D'又称回车符。linux下不会变。因为linux只使用'0X0A'来表示换行。