Python實現解碼二進制數據以匹配給定的C++結構體

要在Python中實現解碼二進制數據以匹配給定的C++結構體Ytest,你需要了解每個字段在結構體中的偏移量(由于結構體內存對齊,這些偏移量可能與字段的順序和大小不完全對應)。不過,在沒有指定內存對齊的情況下,我們可以假設字段是緊密排列的(即沒有填充字節)。

下面是一個Python函數,它假設沒有內存對齊,并且按照結構體中定義的字段順序和大小來解碼二進制數據:

import struct  def decode_ytest(binary_data):  # 假設binary_data是一個bytes對象,長度為152  if len(binary_data) != 152:  raise ValueError("Binary data must be exactly 152 bytes long.")  # 定義每個字段的格式字符串和偏移量(如果有內存對齊,這里需要調整)  # 注意:這里使用'i'代表int32_t, 'B'代表uint8_t, 'd'代表double, 'Q'代表uint64_t  # 你可能需要根據實際的字節序(大端或小端)調整'<'或'>'  fmt = '<iBBBBBdiiiBB5sBB13sd6sQQQQ'  # 使用struct.unpack_from來從給定的二進制數據中解碼字段  # 注意:unpack_from的第二個參數是起始偏移量(從0開始)  header, id,.... = struct.unpack_from(fmt, binary_data)  # 返回一個包含所有字段的字典(或任何你需要的數據結構)  return {  'header': header,  # 這里假設order_header是一個int32_t,你可能需要額外處理  'id': id, }  # 示例使用  
binary_data = b'\x00' * 152  # 只是一個示例的二進制數據,全部為0  
decoded_data = decode_ytest(binary_data)  
print(decoded_data)
請注意,這里有幾個關鍵點:
  1. struct.unpack_from用于從二進制數據的指定偏移量開始解碼數據。
  2. 格式字符串fmt定義了如何解析二進制數據中的每個字段。<表示小端字節序(如果數據是大端字節序,請使用>)。
  3. 如果Ytest是一個復雜的結構體,你可能需要寫一個額外的函數來解碼它。
  4. 確保你的二進制數據確實是按照預期的小端或大端字節序編碼的。如果字節序不匹配,你需要調整格式

如果?open_close?是一個?uint8_t?類型的數組,長度為 42,并且你想要在?struct.unpack?的格式字符串中指定它,那么你應該使用 42 個?'B'?來表示 42 個無符號字節(uint8_t)。因為每個?'B'?代表一個無符號字節,所以 42 個字節就是?'42s'(這里的?'s'?表示字符串,但實際上是一個字節序列,因為?'B'?不接受重復計數,所以通常使用?'s'?并指定長度作為替代)。但是,因為我們要的是單個字節而不是字符串,所以我們使用 42 個?'B'

不過,由于?struct.unpack?不直接支持重復的?'B'?字符,你需要顯式地寫出 42 個?'B'?或者使用?'42s'?并之后將結果轉換為字節列表。

下面是一個使用 42 個?'B'?的例子:

import struct  # 假設你有一段二進制數據,其中包含了 open_close 數組  
binary_data = b'\x01\x02\x03'  # 這只是一個簡化的例子,實際上應該有 42 個字節  # 定義格式字符串,使用 42 個 'B' 來表示 42 個 uint8_t  
fmt = '<' + 'B' * 42  # 使用 struct.unpack 解碼數據  
open_close = struct.unpack(fmt, binary_data)  # open_close 現在是一個包含 42 個整數值的元組(但在這個簡化的例子中,它只有 3 個值)  
print(open_close)


但請注意,如果?binary_data?的長度不是 42 字節,上述代碼將會拋出一個異常。

如果你想要更簡潔地表示,并且不關心結果是一個字符串還是一個字節列表,你可以使用?'42s',但之后需要將結果轉換為字節列表:

import struct  binary_data = b'\x01\x02\x03' * 14  # 假設這是 42 字節的數據  fmt = '<42s'  # 使用 struct.unpack 解碼數據  
open_close_bytes = struct.unpack(fmt, binary_data)[0]  # 將字節字符串轉換為字節列表  
open_close = list(open_close_bytes)  print(open_close)


在這個例子中,open_close_bytes?是一個長度為 42 的字節字符串,然后我們使用?list()?將其轉換為字節列表。但通常,如果你只是想要處理字節,直接使用字節字符串(bytes?類型)可能就足夠了。

當你有一個二進制數據,并且你知道其結構或你期望將其解碼為某種格式時,你可以使用Python的struct模塊或其他方法來進行解碼。然而,在你給出的二進制數據b'<\xc7\x86L5\xa3l\xb3'中,似乎并沒有一個明確的、標準的格式來解碼它。

不過,我可以假設一些事情來給你一個示例:

  1. 如果這個二進制數據是某種自定義的結構,并且你知道每個字段的類型和長度,你可以使用struct.unpack
  2. 如果這個二進制數據是文本數據的編碼(如UTF-8),但它以某種方式被破壞了或者前綴有未知的字符,你可能需要跳過這些字符然后解碼。

但因為你給出的數據沒有明確的格式,我將提供一個假設的示例,假設這是一個混合了字符和整數的數據,并使用struct來解碼它(注意:這只是一個假設的示例,實際情況可能完全不同):

import struct  # 假設的數據  
data = b'<\xc7\x86L5\xa3l@'  # 假設我們知道從索引2開始有一個4字節的無符號整數,然后是一個字符(假設是UTF-8編碼)  
# 注意:這只是一個假設,實際情況可能完全不同  
index = 2  
int_value, = struct.unpack_from('<I', data, index)  # 從小端讀取一個無符號整數  
index += 4  
char_value = data[index:index+1].decode('utf-8', 'ignore')  # 讀取一個字符并解碼(忽略錯誤)  
index += 1  print(f"Integer Value: {int_value}")  
print(f"Character Value: {char_value}")  # 剩下的數據你可能需要繼續以類似的方式處理,但具體取決于數據的實際結構

但是,請注意,這個示例僅僅是一個猜測,并且很可能不適用于你的實際數據。如果你知道數據的實際格式或結構,你應該使用相應的格式字符串和struct.unpackstruct.unpack_from來解碼它。

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