在 Python 中将二进制数据写入文件

Posted 2023-03-29

【中文标题】在 Python 中将二进制数据写入文件

【英文标题】：Writing binary data to a file in Python

【发布时间】：2014-09-29 20:59:09

【问题描述】：

我正在尝试将数据（文本、浮点数据）写入二进制文件，以便稍后由另一个程序读取。问题是这个程序（在 Fort95 中）非常特别。为了正确读取文件，每个字节都必须位于正确的位置。我尝试使用 Bytes 对象和 .encode() 进行写入，但运气不佳（我可以从文件大小看出它正在写入额外的数据字节）。我试过的一些代码：

mgcnmbr='42'
bts=bytes(mgcnmbr)
test_file=open(PATH_HERE/test_file.dat','ab')
test_file.write(bts)
test_file.close()

我也试过了：

mgcnmbr='42'
bts=mgcnmbr.encode(utf_32_le)
test_file=open(PATH_HERE/test_file.dat','ab')
test_file.write(bts)
test_file.close()

为了澄清，我需要的是整数值 42，写为 4 字节二进制。接下来，我会将数字 1 和 0 写入 4 字节二进制文件中。那时，我应该正好有 12 个字节。每个都是一个 4 字节的有符号整数，以二进制形式编写。我对 Python 很陌生，似乎无法解决。有什么建议？ this 之类的东西？我需要完全控制每个整数（以及后来的 4 字节浮点数）的字节数。

谢谢

【问题讨论】：

查看标准库中的struct.pack。

***.com/questions/29834047/…

【参考方案1】：

您需要struct 模块。

import struct

fout = open('test.dat', 'wb')

fout.write(struct.pack('>i', 42))
fout.write(struct.pack('>f', 2.71828182846))

fout.close()

struct.pack 中的第一个参数是格式字符串。

格式字符串中的第一个字符指示数据的字节顺序或endianness（最重要或最不重要的字节首先存储 - 大端或小端）。字节顺序因系统而异。如果“>”不起作用，请尝试“

格式字符串中的第二个字符是数据类型。不出所料，“i”代表整数，“f”代表浮点数。字节数由类型决定。例如，短裤或“h's”是两个字节长。还有无符号类型的代码。例如，“H”对应于无符号短。

struct.pack 中的第二个参数当然是要打包到字节对象中的值。

这是我告诉你我在几件事上撒谎的部分。首先我说字节数是由类型决定的。这只是部分正确。给定类型的大小在技术上取决于平台，因为 C/C++ 标准（结构模块所基于）仅指定 最小 大小。这将我引向第二个谎言。格式字符串中的第一个字符还编码是使用标准（最小）字节数还是使用本机（平台相关）字节数。 （“>”和“alignment数据。

documentation on the struct module 有格式字符串参数表。

您还可以将多个原语打包到一个字节对象中并实现相同的结果。

import struct

fout = open('test.dat', 'wb')

fout.write(struct.pack('>if', 42, 2.71828182846))

fout.close()

你当然可以使用 struct.unpack 解析二进制数据。

【讨论】：

这是正确的。只是一个额外的提示：使用with 语句以避免忘记close！

当心，stought.pack 格式链中的符号 '>' 仅适用于大端系统，如摩托罗拉 68000 或 PowerPC G5，最好使用将创建本机格式 ( big- endian 或 little-endian），请注意，您将创建一个不能移植到其他平台的文件。

【参考方案2】：

假设您希望它采用 little-endian，您可以执行以下操作以将 42 写入四字节二进制文件。

test_file=open(PATH_HERE/test_file.dat','ab')
test_file.write(b'\xA2\0\0\0')
test_file.close()

A2 是十六进制的 42，字节 '\xA2\0\0\0' 使第一个字节等于 42，后跟三个空字节。此代码写入字节：42, 0, 0, 0。

您的代码写入字节以表示 UTF 32 中的字符“4”，并写入字节以表示 UTF 32 中的 2。这意味着它写入字节：52、0、0、0、50、0、0、0 ，因为以 UTF 32 编码时，每个字符都是四个字节。

还有一个用于调试的十六进制编辑器可能对您有用，然后您可以看到程序正在输出的字节，而不仅仅是大小。

【讨论】：

是的，我知道发生的事情是将每个字符写入 UTF32 中的 4 字节值，这就是为什么我得到 8 个字节（当我使用小端序时）。但是，该程序主要用作转换器，它从文件中读取数据并将其以适当的二进制形式传输到另一个文件。这些文件非常庞大，其中写入了数十万行和值。所以我不能只为每个值输入十六进制形式。

chr(y&0xFF) + chr((y>>8)&0xFF) + chr((y>>(8*2))&0xFF) + chr((y>>(8*3))&0xFF) 应该适用于转换四字节整数，其中 y 是要转换为字符串的数字。它通过向下移动数字并逐个输入字节来工作。不过，我不知道如何处理浮点数。 -- 如果你知道你想要什么字节并且正在使用 python3，你可以使用bytes([<1st byte>, <2nd byte>, <3rd byte>, <4th byte>])。用你想要的字节替换 。

【参考方案3】：

在我的问题Write binary string in binary file Python 3.4 我喜欢这样：

file.write(bytes(chr(int(mgcnmbr)), 'iso8859-1'))