存储“结构”；数据到二进制文件

Question

我需要存储一个二进制文件，其标头由 4 个字段组成，长度为 12 字节。它们分别是：sSamples（4 字节整数）、sSampPeriod（4 字节整数）、sSampSize（2 字节整数）和最后的 sParmKind（2 字节整数）。 我正在使用“结构”将变量添加到所需的字段。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 的 npVect 浮点数组（numpy.ndarray - float32）。如何将此向量存储在同一个二进制文件中，但位于标头之后？

Answer 1

正如 Cody Brocious 所写，您可以一次打包整个标头：

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它，这一点很重要。格式字符串开头的 < 指定“使用小端约定打包此数据”。

对于数组，您必须打包其长度，以便确定再次读取它时要解包的值的数量。在一次调用中完成所有操作：

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，并且您可能需要研究 struct 的替代方案code> 不需要您将整个文件保存在内存中。

解包：

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，数组格式并不那么简单:)不过，总体思路是这样的：使用您喜欢的任何方法将数组压平为数字列表，打包数字值，然后打包每个值。另一方面，将数组作为平面列表读取，然后对其施加所需的任何结构。

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。感谢约翰·梅钦指出这一点。

编辑：添加了numpy代码以在打包之前压平数组并在解包后重建数组。

Answer 2

struct.pack 返回一个字符串，因此您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