在 Python 中进行位域操作的最佳方法是什么？答案

【问题标题】：What is the best way to do Bit Field manipulation in Python?在 Python 中进行位域操作的最佳方法是什么？
【发布时间】：2010-09-07 13:38:09
【问题描述】：

我正在通过 UDP 读取一些 MPEG 传输流协议，其中包含一些时髦的位域（例如长度 13）。我正在使用“struct”库进行广泛的解包，但有没有一种简单的方法可以说“抓住接下来的 13 位”而不是手动调整位操作？我想要类似于 C 处理位字段的方式（无需恢复为 C）。

建议？

【问题讨论】：

标签： python udp bits bit-fields

【解决方案1】：

bitstring 模块旨在解决这个问题。它将允许您使用位作为基本构建块来读取、修改和构造数据。最新版本适用于 Python 2.6 或更高版本（包括 Python 3），但 1.0 版本也支持 Python 2.4 和 2.5。

一个相关的例子可能是这个，它从传输流中去除所有空数据包（很可能使用你的 13 位字段？）：

from bitstring import Bits, BitStream  

# Opening from a file means that it won't be all read into memory
s = Bits(filename='test.ts')
outfile = open('test_nonull.ts', 'wb')

# Cut the stream into 188 byte packets
for packet in s.cut(188*8):
    # Take a 13 bit slice and interpret as an unsigned integer
    PID = packet[11:24].uint
    # Write out the packet if the PID doesn't indicate a 'null' packet
    if PID != 8191:
        # The 'bytes' property converts back to a string.
        outfile.write(packet.bytes)

这是另一个例子，包括从比特流中读取：

# You can create from hex, binary, integers, strings, floats, files...
# This has a hex code followed by two 12 bit integers
s = BitStream('0x000001b3, uint:12=352, uint:12=288')
# Append some other bits
s += '0b11001, 0xff, int:5=-3'
# read back as 32 bits of hex, then two 12 bit unsigned integers
start_code, width, height = s.readlist('hex:32, 2*uint:12')
# Skip some bits then peek at next bit value
s.pos += 4
if s.peek(1):
    flags = s.read(9)

您可以使用标准的切片表示法在位级别进行切片、删除、反转、覆盖等，并且有位级别的查找、替换、拆分等功能。还支持不同的字节顺序。

# Replace every '1' bit by 3 bits
s.replace('0b1', '0b001')
# Find all occurrences of a bit sequence
bitposlist = list(s.findall('0b01000'))
# Reverse bits in place
s.reverse()

完整的文档是here。

【讨论】：

我认为 packet[11:24].uint 应该是 packet[12:24].uint。该字段长 13 位，从第 12 位开始，在第 24 位结束。
这确实应该是评论而不是答案，但不，确实是 [11:24]。索引从零开始，不包括结束索引（这是 Python 和许多其他语言的标准用法）。因此，只有第一位的切片将是 [0:1]，而 [12:24] 将是从第 13 位到第 24 位（含）的 12 位切片。请注意，长度始终是两个索引之间的差。

【解决方案2】：

这是一个经常被问到的问题。上面有一个 ASPN Cookbook 条目，过去曾为我服务过。

还有一个extensive page of requirements one person would like to see from a module doing this.

【讨论】：