Python教學

Python 讀取二進制檔

本篇介紹 Python 讀取二進制檔的方法，

以下 Python 讀取 binary 檔的方法將分為這幾部份，

  • Python 讀取二進制檔的基本用法
  • Python 使用 struct.unpack() 讀取二進制檔的 str 字串
  • Python 使用 struct.unpack() 讀取二進制檔的 int 整數
  • Python 使用 struct.unpack() 讀取二進制檔的多種資料

Python 讀取二進制檔的基本用法

在 Python 3 讀取二進制的範例如下，讀二進制檔時 open() 開檔模式要使用 'rb'，跟 Python 2 不同的是 Python 3 讀進來的是 bytes 類別，而 Python 2 讀進來的是字元，以下示範Python 讀取 binary 檔的寫法，假設這個 binary 檔叫做 xxx.bin，binary 檔案名稱你可以取任何名字，但通常我們不使用 .txt 作為副檔名，以免混淆，

python3-bin-read.py
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#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-

with open('xxx.bin', 'rb') as f:
    data = f.read()

print(type(data))
print(data)

讀取一個內容為 hello 的二進制檔的結果如下，

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<class 'bytes'>
b'hello'

怎麼寫入可以看這篇。

我們可以將上述範例改寫成用十六進制方式印出來，

python3-bin-read2.py
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#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-

with open('xxx.bin', 'rb') as f:
    data = f.read()

for i in range(len(data)):
    print(hex(data[i]) + ' ', end='')

讀取一個內容為 hello 的二進制檔的結果如下，

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0x68 0x65 0x6c 0x6c 0x6f

Python 使用 struct.unpack() 讀取二進制檔的 str 字串

這邊介紹 Python 使用 struct.unpack() 讀取二進制檔的 str 字串，Python 只提供 read 與 write 函式寫入，並沒有提供對二進制讀取與寫入的函式，但是可以透過 struct 模組來達成這件事，以下範例是從二進制檔讀取長度 11 的字串，要注意的是 struct.unpack() 回傳的變數類型是 tuple，

python-bin-read3.py
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#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-
import struct

with open('xxx.bin', 'rb') as f:
    data = f.read()
    b, = struct.unpack('11s', data)
print(type(b))
print(b)
print(b.decode())

讀取一個內容為 hello world 的二進制檔的結果如下，

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<class 'bytes'>
b'hello world'
hello world

因為 struct.unpack() 回傳的變數類型是 tuple，所以回傳變數只有一個的話需要這樣寫，

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(b,) = struct.unpack('11s', f.read())
# or
b, = struct.unpack('11s', f.read())

struct.unpack() 回傳多個變數的用法的話可以這樣寫，

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#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-
import struct

with open('xxx.bin', 'rb') as f:
    data = f.read()
    b1,b2 = struct.unpack('5s6s', data)

print(b1.decode())
print(b2.decode())

結果輸出如下，

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2
hello
 world

Python 使用 struct.unpack() 讀取二進制檔的 int 整數

這邊介紹 Python 使用 struct.unpack() 讀取二進制檔的 int 整數，從二進制檔裡讀取 int，要注意的是 struct.unpack() 回傳的變數類型是 tuple，

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#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-
import struct

with open('xxx.bin', 'rb') as f:
    data = f.read()
    (num,) = struct.unpack('i', data)
print(num)

讀取一個內容為 123 的二進制檔的結果如下，

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123

因為 struct.unpack() 回傳的變數類型是 tuple，所以回傳變數只有一個的話需要這樣寫，

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3
(num,) = struct.unpack('i', f.read())
# or
num, = struct.unpack('i', f.read())

怎麼寫入可以看這篇。

Python 使用 struct.unpack() 讀取二進制檔的多種資料

這邊介紹 Python 使用 struct.unpack() 讀取二進制檔的多種資料，如果我們要 Python 使用 struct.unpack() 讀取多種資料型態的話，可以這樣寫，假設我要讀取一個整數 123、一個浮點數 45.67，一個短整數 89，

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(a,b,c) = struct.unpack('ifh', f.read())

那麼將這些多種類型資料利用 struct.unpack() 從二進制檔讀取，就會是像這樣寫，

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#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-
import struct

with open('xxx.bin', 'rb') as f:
    (a,b,c) = struct.unpack('ifh', f.read())
print(a)
print(b)
print(c)

結果輸出如下，

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123
45.66999816894531
89

剛剛是數字混合類型的範例，這次我們加入字串會是怎樣寫呢？
假設我要讀取一個字串 hello、一個整數 12、一個浮點數 34.56、一個字串 python，

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(a,b,c,d) = struct.unpack('5sif6s', f.read())

那麼將這些多種類型資料利用 struct.unpack() 從二進制檔讀取，就會像下範例這樣寫，

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#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-
import struct

with open('xxx.bin', 'rb') as f:
    (a,b,c,d) = struct.unpack('5sif6s', f.read())
print(a)
# print(a.decode('utf-8'))
print(b)
print(c)
print(d)
# print(d.decode('utf-8'))

結果輸出如下，要將 bytes 轉換成字串的話可以用 decode()，

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4
b'hello'
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34.560001373291016
b'python'

怎麼寫入可以看這篇。

以上就是 Python 讀取二進制檔介紹，
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其他參考
python - Reading binary file and looping over each byte - Stack Overflow
https://stackoverflow.com/questions/1035340/reading-binary-file-and-looping-over-each-byte
https://www.delftstack.com/zh-tw/howto/python/read-binary-files-in-python/

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