很多朋友对于Python中二进制数据处理的实用教程和不太懂，今天就由小编来为大家分享，希望可以帮助到大家，下面一起来看看吧！

一、二进制数据处理基础

1.1 bytes与bytearray类型

基本功能比较：

字节- 不变序列b=b'python'前缀b表示字节打印的字面大小（b [0]）80（ascii'p'）b [0]=65报告错误，bytable bytearray -bytearray -bytearray -baiby sequence ba=ba=ba=ba=ba bytearray（ba ba ba）ba [0] Bytearray（B'Aython'）表1：比较字节和bytearray

特征

字节

Bytearray

可变性

不变

多变的

记忆效率

更高

稍低一点

使用方案

数据存储，网络传输

数据修改，缓冲区

哈希支持

支持

不支持

语法表示

B'.'

bytearray（b'.'）

1.2 二进制与文本转换

编码和解码：

文本到二进制文本='Hello world'binary=text.encode（'utf-8'）b'\ xe4 \ xbd \ xa0 \ xa0 \ xe5 \ xa5 \ xbd \ xbd \ xe4 \ xb8 \ x96 \ x96 \ x96 \ xe7 \ xe7 \ xe7 \ x95 \ x95 \ x95 \ x95 \ x8c'bily thret horly=billy=billy=billy.8'错误处理b'invalid \ xff'.decode（'utf-8'，errors='replact'）'ivevalid'常见编码方案：

UTF-8：通用Unicode编码ASCII：基本英语字符拉丁1：ISO-8859-1编码GBK：中文编码

二、struct模块 - 结构化二进制数据

2.1 基本打包与解包

格式字符串字符串语法：

导入结构包装数据包装=struct.pack（'hhl'，1，2，3）代表大型订单，h=short（2b），l=long（4b）uncected data unwacked unwacked=struct.unpack（'hhl'，包装）

特点

类型c

Python类型

字节数

x

填写字节

-

1

b

签名的字符

int

1

b

未签名的char

int

1

h

短的

int

2

h

未签名的短

int

2

我

int

int

4

我

未签名的int

int

4

f

漂浮

漂浮

4

d

双倍的

漂浮

8

2.2 实际应用案例

解析BMP文件标头：

def parse_bmp_header（fileName）:''''解析BMP文件标头信息''''带有open（fileName，'rb'）at f:读取第一个14个字节文件header file_header=f.read（14） data_offset=struct.unpack（'2sihhi'，file_header）unwake Information标头（header_size，宽度，高度，飞机，bits_per_pixel，compression，compression，compression，image_size，x_res，y_res，y_res，y_res，colors_used_used_used，estignts_colors，estignts_colors） 'file_type': 'BMP', 'file_size': file_size, 'width': width, 'height': height, 'bits_per_pixel': bits_per_pixel, 'compression': compression, 'colors_used': colors_used }BMP file structure diagram

三、内存视图与缓冲区

3.1 memoryview对象

图像数据处理：

def process_image_buffer（image_data）:'''''使用内存处理图像数据''''''''''太短，不是有效的BMP文件'）如果MV [:2]！=B'BM':升级值（'不是有效的BMP文件'）获取图像宽度和高度宽度=int.from_bytes（MV [18333333333:22]，''in Int.from_bytes， int.from_bytes（MV [22:26]，'Little'）返回图像信息返回{'width':宽度，'高度':高度，'data_size': len（mv）

四、二进制数据高级处理

基本位操作：

设置位def set_bit（值，位）:返回值| (1 bit)# Clear bit def clear_bit(value, bit): return value ~(1 bit)# Check bit def check_bit(value, bit): return (value bit) 1# Bit mask application RGBA_MASK=0xFF000000 # Alpha channel mask RED_MASK=0x00FF0000 # Red channel mask def extract_color_channels(color): ''' Extract each channel from the 32位颜色值'''''

类Binary -ProtocolParser:''二进制协议解析器''''def __init __（self，data）: self.data=memoryView（data）self.offset=0 def_uint8（self） little_endian=True): fmt='H' if little_endian else 'H' value=struct.unpack_from(fmt, self.data, self.offset)[0] self.offset +=2 return value def read_bytes(self, length): value=self.data[self.offset:self.offset+length] self.offset +=length return字节（value）def skip（self，engent）: self.offset +=长度def剩余（self）:返回len（self.data） - self.offsetexampleexample数据=b'\ x01 \ x00 \ x02 \ x02 \ x03 \ x03 \ x03 \ x04 \ x04 \ x05 \ x05 \ x05 \ x06'parser=x05 \ x06'parser=x05 \ x05 \ x06'parser=binary-protocolParser（数据）打印（parser.read_uint8（））1print（parser.read_uint16（））2（0x0002）print（parser.read_bytes（3）

def parse_ip_header（数据包）:''''parse ip协议标题''' dest_addr)=struct.unpack('!BBHHHBBH4s4s', packet[:20]) # parse version and header length version=version_ihl 4 ihl=(version_ihl0x0F) * 4 # parse flags and slice offset flags=flags_fragment 13 fragment_offset=flags_fragment0x1FFF # convert IP address src_ip='。'。在src_addr中为b的join（str（b））dest_ip='。'。join（str（b）for b in dest_addr中的b）返回{'version':版本，'header_length': ihl，'total_length': tate 'destination_ip': dest_ip，'ttl': ttl，'flags': flags，'fragment_offset': fragment_offset} :01

4.1 位操作与掩码

def invert_bmp_colors（input_file，output_file）:'''''invert bmp image color''''with open（input_file，'rb'）at f:读取整个文件dation=bytearray（f.read Read（f.read）） valueError（'不是有效的BMP文件'）获取像素数据偏移PIXEL_OFFSET=struct.unpack_from（'i'，data，10）[0]inver color（bgr格式）in range（pixel_offset，pixel_offset，len（len（data））:数据[i]=255-数据[I] F: F.Write（数据）

4.2 二进制协议解析

五、实际应用案例

有效数据处理：

def process_large_binary_file（fileName）:''''大型二进制文件''''''''带有open（fileName，'rb'）作为f:使用内存映射避免使用mmap.mmap.mmap（f.fileleno（f.fileno（F.F.F.F.F.F.F.File）（0，access=mmmap.access_read），MMAP.CESS_READ VIEVER=MMMAP.ACCESS_READ VIEVER=MMMAP.ASMREAD VIEVE=MMMAP.ASMREAD） memoryView（mm）过程文件标头=parse_header（MV [:100]）chunk_size中的过程数据=4096 in range（100，len（mv），chunk_size，chunk_size）:块

方法

优势

缺点

适用的方案

直接操作字节

简单而直观

记忆效率低

小数据量

MemoryView

需要Python 3.3+

大数据切片

mmap

内存映射的大文件

系统依赖性

超大文件

结构预编译

快速解析速度

需要预定格式

固定格式数据

并行处理

利用多核

增加复杂性

CPU密集任务

5.1 网络封包处理

边界检查：始终验证数据长度类型验证：检查输入数据类型内存安全性：避免缓冲区溢出数据验证：检查魔术数字和校验和检查异常处理：正确处理损坏的数据安全分析示例：

def safe_parse_packet（数据包）:''安全数据包解析'''' {min_packet_size} byt是必需的'）try:如果数据包[:4]！=b'\ x01 \ x02 \ x03 \ x04': caft valueError（'Invalid captsectssum'iffaceSum ifcarce_checkssscect 33 30=b'\ x01 \ x02 \ x02 \ x02 \ x04': valueError（“校验和失败”）分析数据返回PARSE_PACKET_CONTENT（数据包）除struct.error as e: a in

5.2 图像像素处理

python froun at a in e:提高valueerror（'pack format error'）python提供了丰富的二元数据处理工具：

基本类型：字节和bytearray满足基本需求结构化处理：结构模块处理固定格式数据大文件处理：MMAP实现内存映射协议分析：位操作和掩码提取现场练习建议：

优先使用内存视图来减少记忆复制预编译的结构格式以提高性能，以添加足够的安全检查和使用内存映射或流式传输复杂协议的大型文件的例外处理来考虑通过学习本教程的特殊解析库考虑使用特殊的解析库，我们可以：

精通各种二进制数据格式的解析。实施常见的二进制文件和协议以实现高性能二进制数据处理。编写安全的二进制数据分析代码。

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