在Python中将二进制数据写入文件

Question

我正在尝试将一些数据（文本和浮点数）以二进制的形式写入一个文件，之后另一个程序会读取这个文件。问题是这个程序（用Fort95写的）对数据的位置要求非常严格；每一个字节必须放在完全正确的位置，才能让文件被正确读取。我尝试使用Bytes对象和.encode()来写入，但效果不太好（从文件大小来看，它写入了多余的字节）。我试过的一些代码如下：

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

我还尝试过：

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

为了更清楚，我需要的是将整数42写成4个字节的二进制形式。接下来，我会将数字1和0也写成4个字节的二进制。到那时，我应该正好有12个字节。每个字节都是一个4字节的有符号整数，以二进制形式写入。我对Python还不太熟悉，似乎无法做到这一点。有没有什么建议？类似于这个？我需要完全控制每个整数（以及后面的4字节浮点数）占用多少字节。

谢谢

Answer 1

在我的问题如何在Python 3.4中将二进制字符串写入二进制文件中，我是这样做的：

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

Answer 2

假设你想用小端格式来表示数字，你可以这样做，把42写成四个字节的二进制。

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

A2是42的十六进制表示，字节 '\xA2\0\0\0' 让第一个字节等于42，后面跟着三个空字节。这段代码写出的字节是：42, 0, 0, 0。

你的代码写入的是代表字符'4'和'2'在UTF-32中的字节。这意味着它写出的字节是：52, 0, 0, 0, 50, 0, 0, 0，因为每个字符在UTF-32编码时占用四个字节。

另外，使用十六进制编辑器来调试可能会对你有帮助，这样你就可以看到你的程序输出的字节，而不仅仅是大小。

Answer 3

你需要用到 struct 这个模块。

import struct

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

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

fout.close()

在 struct.pack 这个函数里，第一个参数是格式字符串。

格式字符串里的第一个字符决定了数据的字节顺序，也就是 字节序（是把最重要的字节还是最不重要的字节放在前面 - 大端序还是小端序）。字节序在不同的系统中可能会有所不同。如果用 ">" 不行，可以试试 "<"。

格式字符串里的第二个字符表示数据类型。没什么好奇怪的，"i" 代表整数，"f" 代表浮点数。字节的数量是由类型决定的。例如，短整型 "h" 是两个字节长。还有一些代码是用来表示无符号类型的，比如 "H" 代表无符号短整型。

在 struct.pack 中，第二个参数当然就是要打包成字节对象的值。

这里我要告诉你，我之前说的有几件事不太准确。首先，我说字节的数量是由类型决定的，这只是部分正确。实际上，某种类型的大小是和平台有关的，因为 C/C++ 标准（struct 模块就是基于这个标准的）只规定了 最小 大小。这就引出了我的第二个不准确之处。格式字符串里的第一个字符还决定了是使用标准的（最小的）字节数，还是使用本地的（平台相关的）字节数。（">" 和 "<" 都保证使用标准的、最小的字节数，实际上对于整数 "i" 或浮点数 "f" 来说，这个数量都是四个字节。）它还决定了数据的 对齐方式。

struct 模块的文档里有格式字符串参数的表格。

你还可以把多个基本数据类型打包成一个字节对象，得到同样的结果。

import struct

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

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

fout.close()

当然，你也可以用 struct.unpack 来解析二进制数据。