最近在學(xué)習(xí)python網(wǎng)絡(luò)編程這一塊赋咽，在寫簡單的socket通信代碼時旧噪，遇到了struct這個模塊的使用，當(dāng)時不太清楚這到底有和作用脓匿，后來查閱了相關(guān)資料大概了解了淘钟，在這里做一下簡單的總結(jié)。
了解c語言的人陪毡，一定會知道struct結(jié)構(gòu)體在c語言中的作用米母，它定義了一種結(jié)構(gòu)毡琉，里面包含不同類型的數(shù)據(jù)(int,char,bool等等)铁瞒，方便對某一結(jié)構(gòu)對象進(jìn)行處理。而在網(wǎng)絡(luò)通信當(dāng)中桅滋，大多傳遞的數(shù)據(jù)是以二進(jìn)制流（binary data）存在的慧耍。當(dāng)傳遞字符串時，不必?fù)?dān)心太多的問題，而當(dāng)傳遞諸如int芍碧、char之類的基本數(shù)據(jù)的時候煌珊，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)傳輸钾麸，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)固灵。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.）嚎幸。stuct模塊提供了很簡單的幾個函數(shù)践美，下面寫幾個例子。
1找岖、基本的pack和unpack
struct提供用format specifier方式對數(shù)據(jù)進(jìn)行打包和解包（Packing and Unpacking）陨倡。例如:
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
輸出：
Original values: (1, 'abc', 2.7)
Format string : I3sf
Uses : 12 bytes
Packed Value : 0100000061626300cdcc2c40
Unpacked Type : <type 'tuple'> Value: (1, 'abc', 2.700000047683716)
代碼中，首先定義了一個元組數(shù)據(jù)许布，包含int兴革、string、float三種數(shù)據(jù)類型蜜唾，然后定義了struct對象杂曲，并制定了format‘I3sf’，I 表示int袁余，3s表示三個字符長度的字符串擎勘，f 表示 float。最后通過struct的pack和unpack進(jìn)行打包和解包颖榜。通過輸出結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)棚饵，value被pack之后，轉(zhuǎn)化為了一段二進(jìn)制字節(jié)串掩完，而unpack可以把該字節(jié)串再轉(zhuǎn)換回一個元組噪漾，但是值得注意的是對于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且蓬。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十分相似欣硼。定義format可以參照官方api提供的對照表：
2、字節(jié)順序
另一方面恶阴，打包的后的字節(jié)順序默認(rèn)上是由操作系統(tǒng)的決定的诈胜，當(dāng)然struct模塊也提供了自定義字節(jié)順序的功能，可以指定大端存儲冯事、小端存儲等特定的字節(jié)順序耘斩，對于底層通信的字節(jié)順序是十分重要的，不同的字節(jié)順序和存儲方式也會導(dǎo)致字節(jié)大小的不同桅咆。在format字符串前面加上特定的符號即可以表示不同的字節(jié)順序存儲方式括授，例如采用小端存儲 s = struct.Struct(‘<I3sf’)就可以了。官方api library 也提供了相應(yīng)的對照列表：
3、利用buffer荚虚，使用pack_into和unpack_from方法
使用二進(jìn)制打包數(shù)據(jù)的場景大部分都是對性能要求比較高的使用環(huán)境薛夜。而在上面提到的pack方法都是對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行操作后重新創(chuàng)建了一個內(nèi)存空間用于返回，也就是說我們每次pack都會在內(nèi)存中分配出相應(yīng)的內(nèi)存資源版述，這有時是一種很大的性能浪費(fèi)梯澜。struct模塊還提供了pack_into() 和 unpack_from()的方法用來解決這樣的問題，也就是對一個已經(jīng)提前分配好的buffer進(jìn)行字節(jié)的填充渴析，而不會每次都產(chǎn)生一個新對象對字節(jié)進(jìn)行存儲晚伙。
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
輸出：
Before : 000000000000000000000000
After pack: 0100000061626300cdcc2c40
After unpack: (1, 'abc', 2.700000047683716)
對比使用pack方法打包，pack_into 方法一直是在對prebuffer對象進(jìn)行操作俭茧，沒有產(chǎn)生多余的內(nèi)存浪費(fèi)咆疗。另外需要注意的一點(diǎn)是，pack_into和unpack_from方法均是對string buffer對象進(jìn)行操作母债，并提供了offset參數(shù)午磁，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毡们。例如迅皇，我們可以把多個對象pack到一個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)
輸出：
Before : 0000000000000000000000000000000000000000
After pack: 0100000061626300cdcc2c406465666765000000
(1, 'abc', 2.700000047683716)
('defg', 101)
