将“结构”数据存储到二进制文件

Question

我需要存储一个包含 4 个字段的 12 字节标头的二进制文件。它们分别是：sSamples（4 字节整数）、sSampPeriod（4 字节整数）、sSampSize（2 字节整数），最后是 sParmKind（2 字节整数）。 我正在对所需字段的变量使用“结构”。现在我已经分别定义了它们，如何将它们全部合并以存储“12 字节标头”？

sSamples        = struct.pack('i', nSamples) # 4-bytes integer
sSampPeriod     = struct.pack('i', nSampPeriod) # 4-bytes integer
sSampSize       = struct.pack('H', nSampSize) # 2-bytes integer / unsigned short
sParmKind       = struct.pack('H', 9) # 2-bytes integer / unsigned short

此外，我还有一个维度为 D (numpy.ndarray - float32) 的 npVect float 数组。如何将此向量存储在同一个二进制文件中，但在标题之后？

Answer 1

正如 Cody Brocious 所写，您可以一次打包整个标题：

header = struct.pack('<iiHH', nSamples, nSampPeriod, nSampSize, nParmKind)

他还提到了字节序，如果您想打包数据以便在具有不同架构的机器上可靠地解包，这很重要。我的格式字符串开头的 < 指定“使用 little-endian 约定打包此数据”。

对于数组，您必须对其长度进行打包，以确定在再次读取时要解包多少个值。一次通话即可完成所有工作：

flattened = npVect.ravel()  # get a 1-D array of numbers
arrSize = len(flattened)
# pack header, count of numbers, and numbers, all in one call
packed = struct.pack('<iiHHi%df' % arrSize,
    nSamples, nSampPeriod, nSampSize, nParmKind, arrSize, *flattened)

根据您的数组可能有多大，您最终可能会得到一个代表二进制文件全部内容的巨大字符串，并且您可能想要寻找不需要您的 struct 的替代品将整个文件保存在内存中。

开箱：

fmt = '<iiHHi'
nSamples, nSampPeriod, nSampSize, nParmKind, arrSize = struct.unpack(fmt, packed)
# Use unpack_from to start reading after the packed header and count
flattened = struct.unpack_from('<%df' % arrSize, packed, struct.calcsize(fmt))
npVect = np.ndarray(flattened, dtype='float32').reshape(# your dimensions go here
    )

编辑：哎呀，数组格式没有那么简单 :) 不过，一般的想法是：使用任何你喜欢的方法将你的数组扁平化成一个数字列表，打包值的数量，然后打包每个值。另一方面，将数组读取为平面列表，然后在其上施加您需要的任何结构。

编辑：更改格式字符串以使用重复说明符，而不是字符串乘法。感谢 John Machin 指出。

编辑：添加了numpy 代码以在打包前展平数组并在解包后重建它。

Answer 2

struct.pack返回一个字符串，所以你可以简单地通过字符串连接来组合字段：

header = sSamples + sSampPeriod + sSampSize + sParmKind
assert len( header ) == 12