在 Python 3 中將字節數組轉換為浮點數組

Question

我將 1.0 和 2.0 作為二進制文件從 C 程序發送到 STDOUT：

    float array[2] = { 1.0, 2.0 };
    fwrite(&array[0], sizeof(array[0]), sizeof(array) / sizeof(array[0]), stdout);
    fflush(stdout);

Python 程序讀取 STDOUT 為：

b'\x00\x00\x80?\x00\x00\x00@'

當我嘗試將其轉換回浮動時，這有效：

struct.unpack('<f', array[0:4]) # 1.0
struct.unpack('<f', array[4:8]) # 2.0

但是，如果我嘗試一次解碼整個數組，則會失敗：

struct.unpack('<f', array)

帶有以下消息：

error: unpack requires a buffer of 4 bytes

是否可以一次解碼整個數組，或者我應該在循環中分別解碼每個浮點數？

Answer 1

使用結構

根據struct 模塊文檔， struct.unpack()函數必須定義了一次解包多個值的確切格式。 因此，如果您需要使用struct模塊，那么您必須使用 format 定義格式為'<ff'或使用struct.iter_unpack(format, buffer)迭代數組。

使用數組

另一種選擇是使用數組模塊，它允許您一次解碼二進制數據。 您可以使用array.byteswap()方法更改字節順序。 唯一的限制是整個數組必須具有相同的類型。

import array

arr = array.array('f', b'\x00\x00\x80?\x00\x00\x00@')

arr.tolist()
# [1.0, 2.0]

# change endianness
arr.byteswap()

arr.tolist()
# [4.600602988224807e-41, 8.96831017167883e-44]

Answer 2

Python 的 strcut 提供了一些必要的工具，但使用起來有點笨拙。 特別是，為此，它必須將所有浮點數作為 Python 浮點數的元組（它們是“巨大的”objetcs，每個 10 個字節）產生，然后插入到一個數組中。

幸運的是，Python 的array.array類本身可以填充給定字節對象的值，甚至可以直接從文件中讀取。

import array

data = b'\x00\x00\x80?\x00\x00\x00@'
arr = array.array('f')
arr.frombytes(data)
print(arr)

產量：

array('f', [1.0, 2.0])

（要直接從文件中讀取，請使用fromfile方法）