最近在學(xué)習(xí)python網(wǎng)絡(luò)編程這一塊，在寫簡(jiǎn)單的socket通信代碼時(shí)，遇到了struct這個(gè)模塊的使用，當(dāng)時(shí)不太清楚這到底有和作用，后來查閱了相關(guān)資料大概了解了，在這里做一下簡(jiǎn)單的總結(jié)。
? ? 了解c語言的人，一定會(huì)知道struct結(jié)構(gòu)體在c語言中的作用，它定義了一種結(jié)構(gòu)，里面包含不同類型的數(shù)據(jù)(int,char,bool等等)，方便對(duì)某一結(jié)構(gòu)對(duì)象進(jìn)行處理。而在網(wǎng)絡(luò)通信當(dāng)中，大多傳遞的數(shù)據(jù)是以二進(jìn)制流（binary data）存在的。當(dāng)傳遞字符串時(shí)，不必?fù)?dān)心太多的問題，而當(dāng)傳遞諸如int、char之類的基本數(shù)據(jù)的時(shí)候，就需要有一種機(jī)制將某些特定的結(jié)構(gòu)體類型打包成二進(jìn)制流的字符串然后再網(wǎng)絡(luò)傳輸，而接收端也應(yīng)該可以通過某種機(jī)制進(jìn)行解包還原出原始的結(jié)構(gòu)體數(shù)據(jù)。python中的struct模塊就提供了這樣的機(jī)制，該模塊的主要作用就是對(duì)python基本類型值與用python字符串格式表示的C struct類型間的轉(zhuǎn)化（This module performs conversions between Python values and C structs represented as Python strings.）。stuct模塊提供了很簡(jiǎn)單的幾個(gè)函數(shù)，下面寫幾個(gè)例子。
1、基本的pack和unpack
? ? struct提供用format specifier方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行打包和解包（Packing and Unpacking）。例如:
import struct
import binascii
values = (1, 'abc', 2.7)
s = struct.Struct('I3sf')
packed_data = s.pack(*values)
unpacked_data = s.unpack(packed_data)
print 'Original values:', values
print 'Format string :', s.format
print 'Uses :', s.size, 'bytes'
print 'Packed Value :', binascii.hexlify(packed_data)
print 'Unpacked Type :', type(unpacked_data), ' Value:', unpacked_data
復(fù)制
輸出：
Original values: (1, 'abc', 2.7) Format string : I3sf Uses : 12 bytes Packed Value : 0100000061626300cdcc2c40 Unpacked Type :? Value: (1, 'abc', 2.700000047683716)
代碼中，首先定義了一個(gè)元組數(shù)據(jù)，包含int、string、float三種數(shù)據(jù)類型，然后定義了struct對(duì)象，并制定了format‘I3sf’，I 表示int，3s表示三個(gè)字符長(zhǎng)度的字符串，f 表示 float。最后通過struct的pack和unpack進(jìn)行打包和解包。通過輸出結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，value被pack之后，轉(zhuǎn)化為了一段二進(jìn)制字節(jié)串，而unpack可以把該字節(jié)串再轉(zhuǎn)換回一個(gè)元組，但是值得注意的是對(duì)于float的精度發(fā)生了改變，這是由一些比如操作系統(tǒng)等客觀因素所決定的。打包之后的數(shù)據(jù)所占用的字節(jié)數(shù)與C語言中的struct十分相似。定義format可以參照官方api提供的對(duì)照表：
2、字節(jié)順序
另一方面，打包的后的字節(jié)順序默認(rèn)上是由操作系統(tǒng)的決定的，當(dāng)然struct模塊也提供了自定義字節(jié)順序的功能，可以指定大端存儲(chǔ)、小端存儲(chǔ)等特定的字節(jié)順序，對(duì)于底層通信的字節(jié)順序是十分重要的，不同的字節(jié)順序和存儲(chǔ)方式也會(huì)導(dǎo)致字節(jié)大小的不同。在format字符串前面加上特定的符號(hào)即可以表示不同的字節(jié)順序存儲(chǔ)方式，例如采用小端存儲(chǔ) s = struct.Struct(‘<I3sf’)就可以了。官方api library 也提供了相應(yīng)的對(duì)照列表：
3、利用buffer，使用pack_into和unpack_from方法
? 使用二進(jìn)制打包數(shù)據(jù)的場(chǎng)景大部分都是對(duì)性能要求比較高的使用環(huán)境。而在上面提到的pack方法都是對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行操作后重新創(chuàng)建了一個(gè)內(nèi)存空間用于返回，也就是說我們每次pack都會(huì)在內(nèi)存中分配出相應(yīng)的內(nèi)存資源，這有時(shí)是一種很大的性能浪費(fèi)。struct模塊還提供了pack_into() 和 unpack_from()的方法用來解決這樣的問題，也就是對(duì)一個(gè)已經(jīng)提前分配好的buffer進(jìn)行字節(jié)的填充，而不會(huì)每次都產(chǎn)生一個(gè)新對(duì)象對(duì)字節(jié)進(jìn)行存儲(chǔ)。
import struct
import binascii
import ctypes
values = (1, 'abc', 2.7)
s = struct.Struct('I3sf')
prebuffer = ctypes.create_string_buffer(s.size)
print 'Before :',binascii.hexlify(prebuffer)
s.pack_into(prebuffer,0,*values)
print 'After pack:',binascii.hexlify(prebuffer)
unpacked = s.unpack_from(prebuffer,0)
print 'After unpack:',unpacked
復(fù)制
輸出：
Before : 000000000000000000000000 After pack: 0100000061626300cdcc2c40 After unpack: (1, 'abc', 2.700000047683716) 對(duì)比使用pack方法打包，pack_into 方法一直是在對(duì)prebuffer對(duì)象進(jìn)行操作，沒有產(chǎn)生多余的內(nèi)存浪費(fèi)。另外需要注意的一點(diǎn)是，pack_into和unpack_from方法均是對(duì)string buffer對(duì)象進(jìn)行操作，并提供了offset參數(shù)，用戶可以通過指定相應(yīng)的offset，使相應(yīng)的處理變得更加靈活。例如，我們可以把多個(gè)對(duì)象pack到一個(gè)buffer里面，然后通過指定不同的offset進(jìn)行unpack：
import struct
import binascii
import ctypes
values1 = (1, 'abc', 2.7)
values2 = ('defg',101)
s1 = struct.Struct('I3sf')
s2 = struct.Struct('4sI')
prebuffer = ctypes.create_string_buffer(s1.size+s2.size)
print 'Before :',binascii.hexlify(prebuffer)
s1.pack_into(prebuffer,0,*values1)
s2.pack_into(prebuffer,s1.size,*values2)
print 'After pack:',binascii.hexlify(prebuffer)
print s1.unpack_from(prebuffer,0)
print s2.unpack_from(prebuffer,s1.size)
復(fù)制
輸出：
Before : 0000000000000000000000000000000000000000 After pack: 0100000061626300cdcc2c406465666765000000 (1, 'abc', 2.700000047683716) ('defg', 101)
