Pythonをゆっくりていねいに学ぶ（その20/X）

　Pythonを真面目にゆっくり学ぶべく

入門 Python 3

作者:Bill Lubanovic
オライリージャパン

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を参考に学んでいきます*1。

前回

power-of-awareness.com

前回
7.　プロのようにデータを操る
- 7.2　バイナリデータ
- 7.2　ビット演算子
次回

7.　プロのようにデータを操る

7.2　バイナリデータ

　ある操作を行うのに、テキストデータでは難しい一方でバイナリデータでは効率的な場合がある。そのため、エンディアン(コンピュータのプロセッサがデータをどのようにバイトに分割するか)や整数の符号ビットの概念を知るのが良い。

7.2.1　バイトとバイト列

　 $\mathrm{Python\ 3}$ は $0$ から $255$ までの値を取る $8$ ビット整数の2種類のシーケンスを導入した。

$\mathrm{bytes}$ はイミュータブルで、バイトのタプルに近い
$\mathrm{bytearray}$ はミュータブルで、バイトのリストに近い

##########################
### 数値をバイトにする ###
##########################
blist = [1, 2, 3, 255]
# bytes変数の導入
the_bytes = bytes(blist)
print(the_bytes)
# bytesarray変数の導入
the_byte_array = bytearray(blist)
print(the_byte_array) # bytes値を表現するときにはbが先頭になる
# bytes変数は書き換え不可
try:
the_bytes[1] = 127
except:
print('bytes変数は書き換えできません。')
# bytesarray変数は書き換え可
the_byte_array = bytearray(blist)
try:
the_byte_array[1] = 127
print(the_byte_array)
except:
print('bytesarray変数は書き換えできません。')
# 0から255までバイナリ化可能
the_bytes = bytes(range(0, 256))
print(the_bytes)

7.1.1　structによるバイナリデータの変換

　 $\mathrm{Python}$ にはバイナリデータのためのツールが少ない。 $\mathrm{C}$ や $\mathrm{C}$ ++の構造体に似たデータを処理する $\mathrm{struct}$ モジュールを用いることで、 $\mathrm{Python}$ のデータ構造との間でバイナリデータを相互変換できる。

エンディアン指定子

	指定子	バイト順
		リトルエンディアン
	>	ビッグエンディアン形式を表す

書式指定指定子

指定子	説明	バイト数
$\mathrm{x}$	1バイト読み飛ばし	$1$
$\mathrm{b}$	符号付きバイト	$1$
$\mathrm{B}$	符号なしバイト	$1$
$\mathrm{h}$	符号付短正数	$2$
$\mathrm{H}$	符号なし短正数	$2$
$\mathrm{i}$	符号付き整数	$4$
$\mathrm{I}$	符号なし整数	$4$
$\mathrm{l}$	符号付き長整数	$4$
$\mathrm{L}$	符号なし長整数	$4$
$\mathrm{Q}$	符号なし長長整数	$8$
$\mathrm{f}$	単精度浮動小数点数	$4$
$\mathrm{d}$	倍精度浮動小数点数	$8$
$\mathrm{p}$	$\mathrm{count}$ と文字シーケンス	$1+\mathrm{count}$
$\mathrm{s}$	文字シーケンス	$\mathrm{count}$

　型指定子は、エンディアン文字の後ろに置く。すべての指定子は前に数値を付けることができる。たとえば $5\mathrm{B}$ は $\mathrm{BBBBB}$ と同じ意味になる。

7.1.2　その他のバイナリデータツール

$\mathrm{bistring}$
$\mathrm{Construct}$
$\mathrm{hachoir}$
$\mathrm{binio}$

7.1.3　binasciiによるバイト/文字列の変換

　標準モジュールである $\mathrm{binascii}$ モジュールには、バイナリデータと様々な文字列表現を相互変換する関数が含まれている。16進数や $\mathrm{base}64$ 、 $\mathrm{unencoded}$ などである。

7.2　ビット演算子

	演算子	説明
	&	$\mathrm{AND}$
	｜	$\mathrm{OR}$
	$\mathrm{\hat{}}$	排他的 $\mathrm{OR}$
	$\tilde{ }$	ビット反転
	$\mathrm{\lt\lt}$	左シフト
	$\mathrm{\gt\gt}$	右シフト