Простой Python

>>> the_byte_array

bytearray(b'\x01\x7f\x03\xff')

Каждая из этих переменных может содержать результат, состоящий из 256 элементов, имеющих значения от 0 до 255:

>>> the_bytes = bytes(range(0, 256))

>>> the_byte_array = bytearray(range(0, 256))

При выводе на экран содержимого переменных типа bytes или bytearray Python использует формат \x xx для непечатаемых байтов и их эквиваленты ASCII для печатаемых (плюс некоторых распространенных управляющих последовательностей вроде \n вместо \x0a). Так выглядит на экране представление значения переменной the_bytes (переформатированное вручную для того, чтобы показать по 16 байт на строку):

>>> the_bytes

b'\x00\x01\x02\x03\x04\x05\x06\x07\x08\t\n\x0b\x0c\r\x0e\x0f

\x10\x11\x12\x13\x14\x15\x16\x17\x18\x19\x1a\x1b\x1c\x1d\x1e\x1f

!"#$%&\'()*+,-./

0123456789:;<=>?

@ABCDEFGHIJKLMNO

PQRSTUVWXYZ[\\]^_

`abcdefghijklmno

pqrstuvwxyz{|}~\x7f

\x80\x81\x82\x83\x84\x85\x86\x87\x88\x89\x8a\x8b\x8c\x8d\x8e\x8f

\x90\x91\x92\x93\x94\x95\x96\x97\x98\x99\x9a\x9b\x9c\x9d\x9e\x9f

\xa0\xa1\xa2\xa3\xa4\xa5\xa6\xa7\xa8\xa9\xaa\xab\xac\xad\xae\xaf

\xb0\xb1\xb2\xb3\xb4\xb5\xb6\xb7\xb8\xb9\xba\xbb\xbc\xbd\xbe\xbf

\xc0\xc1\xc2\xc3\xc4\xc5\xc6\xc7\xc8\xc9\xca\xcb\xcc\xcd\xce\xcf

\xd0\xd1\xd2\xd3\xd4\xd5\xd6\xd7\xd8\xd9\xda\xdb\xdc\xdd\xde\xdf

\xe0\xe1\xe2\xe3\xe4\xe5\xe6\xe7\xe8\xe9\xea\xeb\xec\xed\xee\xef

\xf0\xf1\xf2\xf3\xf4\xf5\xf6\xf7\xf8\xf9\xfa\xfb\xfc\xfd\xfe\xff'

Это может выглядеть запутанно, поскольку перед нами байты (маленькие целые числа), а не символы.

Преобразуем бинарные данные с помощью модуля struct

Как вы уже видели, в Python содержится множество инструментов для манипулирования текстом. Инструменты для бинарных данных гораздо менее распространены. Стандартная библиотека содержит модуль struct, который обрабатывает данные аналогично структурам в С или С++. С помощью этого модуля вы можете преобразовать бинарные данные в структуры данных Python и наоборот.

Посмотрим, как он работает с данными из файла с расширением PNG — распространенного формата изображений, который вы можете встретить наряду с GIF и JPEG. Мы напишем небольшую программу, которая извлекает ширину и высоту изображения из фрагмента данных PNG.

Используем логотип издательства O’Reilly — изображение маленького долгопята с глазками-бусинами (рис. 7.1).

Рис. 7.1. Долгопят от издательства O’Reilly

Файл этого изображения с расширением PNG доступен в «Википедии». Мы не будем рассматривать чтение файла вплоть до главы 8, поэтому я загрузил этот файл, написал небольшую программу, которая выводит его значения как байты, и просто напечатал значения первых 30 байт как значения переменной типа bytes по имени data для примера, который следует далее. (Спецификация формата PNG предполагает, что ширина и высота хранятся в первых 24 байтах, поэтому нам пока что больше данных и не нужно.)

>>> import struct

>>> valid_png_header = b'\x89PNG\r\n\x1a\n'

>>> data = b'\x89PNG\r\n\x1a\n\x00\x00\x00\rIHDR' + \

…·····b'\x00\x00\x00\x9a\x00\x00\x00\x8d\x08\x02\x00\x00\x00\xc0'

>>> if data[:8] == valid_png_header:

…·····width, height = struct.unpack('>LL', data[16:24])

…·····print('Valid PNG, width', width, 'height', height)

… else:

…·····print('Not a valid PNG')

…

Valid PNG, width 154 height 141

Этот код делает следующее.

• Переменная data содержит первые 30 байт файла PNG. Для того чтобы разместить ее на странице, я объединил две байтовые строки с помощью операторов + и \.

• Переменная valid_png_header содержит восьмибайтовую последовательность, которая обозначает начало корректного PNG-файла.

• Значение переменной width извлекается из 16–20-го байтов, а переменной height — из байтов 21–24.