Issue #5170: Fixed regression caused when fixing #5768.
[python.git] / Doc / library / struct.rst
blobd29bd7bb77f4d85b3df8f3fbea02e71b45dc9234
2 :mod:`struct` --- Interpret strings as packed binary data
3 =========================================================
5 .. module:: struct
6    :synopsis: Interpret strings as packed binary data.
8 .. index::
9    pair: C; structures
10    triple: packing; binary; data
12 This module performs conversions between Python values and C structs represented
13 as Python strings.  It uses :dfn:`format strings` (explained below) as compact
14 descriptions of the lay-out of the C structs and the intended conversion to/from
15 Python values.  This can be used in handling binary data stored in files or from
16 network connections, among other sources.
18 The module defines the following exception and functions:
21 .. exception:: error
23    Exception raised on various occasions; argument is a string describing what is
24    wrong.
27 .. function:: pack(fmt, v1, v2, ...)
29    Return a string containing the values ``v1, v2, ...`` packed according to the
30    given format.  The arguments must match the values required by the format
31    exactly.
34 .. function:: pack_into(fmt, buffer, offset, v1, v2, ...)
36    Pack the values ``v1, v2, ...`` according to the given format, write the packed
37    bytes into the writable *buffer* starting at *offset*. Note that the offset is
38    a required argument.
40    .. versionadded:: 2.5
43 .. function:: unpack(fmt, string)
45    Unpack the string (presumably packed by ``pack(fmt, ...)``) according to the
46    given format.  The result is a tuple even if it contains exactly one item.  The
47    string must contain exactly the amount of data required by the format
48    (``len(string)`` must equal ``calcsize(fmt)``).
51 .. function:: unpack_from(fmt, buffer[,offset=0])
53    Unpack the *buffer* according to the given format. The result is a tuple even
54    if it contains exactly one item. The *buffer* must contain at least the amount
55    of data required by the format (``len(buffer[offset:])`` must be at least
56    ``calcsize(fmt)``).
58    .. versionadded:: 2.5
61 .. function:: calcsize(fmt)
63    Return the size of the struct (and hence of the string) corresponding to the
64    given format.
66 Format characters have the following meaning; the conversion between C and
67 Python values should be obvious given their types:
69 +--------+-------------------------+--------------------+-------+
70 | Format | C Type                  | Python             | Notes |
71 +========+=========================+====================+=======+
72 | ``x``  | pad byte                | no value           |       |
73 +--------+-------------------------+--------------------+-------+
74 | ``c``  | :ctype:`char`           | string of length 1 |       |
75 +--------+-------------------------+--------------------+-------+
76 | ``b``  | :ctype:`signed char`    | integer            |       |
77 +--------+-------------------------+--------------------+-------+
78 | ``B``  | :ctype:`unsigned char`  | integer            |       |
79 +--------+-------------------------+--------------------+-------+
80 | ``?``  | :ctype:`_Bool`          | bool               | \(1)  |
81 +--------+-------------------------+--------------------+-------+
82 | ``h``  | :ctype:`short`          | integer            |       |
83 +--------+-------------------------+--------------------+-------+
84 | ``H``  | :ctype:`unsigned short` | integer            |       |
85 +--------+-------------------------+--------------------+-------+
86 | ``i``  | :ctype:`int`            | integer            |       |
87 +--------+-------------------------+--------------------+-------+
88 | ``I``  | :ctype:`unsigned int`   | integer or long    |       |
89 +--------+-------------------------+--------------------+-------+
90 | ``l``  | :ctype:`long`           | integer            |       |
91 +--------+-------------------------+--------------------+-------+
92 | ``L``  | :ctype:`unsigned long`  | long               |       |
93 +--------+-------------------------+--------------------+-------+
94 | ``q``  | :ctype:`long long`      | long               | \(2)  |
95 +--------+-------------------------+--------------------+-------+
96 | ``Q``  | :ctype:`unsigned long   | long               | \(2)  |
97 |        | long`                   |                    |       |
98 +--------+-------------------------+--------------------+-------+
99 | ``f``  | :ctype:`float`          | float              |       |
100 +--------+-------------------------+--------------------+-------+
101 | ``d``  | :ctype:`double`         | float              |       |
102 +--------+-------------------------+--------------------+-------+
103 | ``s``  | :ctype:`char[]`         | string             |       |
104 +--------+-------------------------+--------------------+-------+
105 | ``p``  | :ctype:`char[]`         | string             |       |
106 +--------+-------------------------+--------------------+-------+
107 | ``P``  | :ctype:`void \*`        | long               |       |
108 +--------+-------------------------+--------------------+-------+
110 Notes:
113    The ``'?'`` conversion code corresponds to the :ctype:`_Bool` type defined by
114    C99. If this type is not available, it is simulated using a :ctype:`char`. In
115    standard mode, it is always represented by one byte.
117    .. versionadded:: 2.6
120    The ``'q'`` and ``'Q'`` conversion codes are available in native mode only if
121    the platform C compiler supports C :ctype:`long long`, or, on Windows,
122    :ctype:`__int64`.  They are always available in standard modes.
124    .. versionadded:: 2.2
126 A format character may be preceded by an integral repeat count.  For example,
127 the format string ``'4h'`` means exactly the same as ``'hhhh'``.
129 Whitespace characters between formats are ignored; a count and its format must
130 not contain whitespace though.
132 For the ``'s'`` format character, the count is interpreted as the size of the
133 string, not a repeat count like for the other format characters; for example,
134 ``'10s'`` means a single 10-byte string, while ``'10c'`` means 10 characters.
135 For packing, the string is truncated or padded with null bytes as appropriate to
136 make it fit. For unpacking, the resulting string always has exactly the
137 specified number of bytes.  As a special case, ``'0s'`` means a single, empty
138 string (while ``'0c'`` means 0 characters).
140 The ``'p'`` format character encodes a "Pascal string", meaning a short
141 variable-length string stored in a fixed number of bytes. The count is the total
142 number of bytes stored.  The first byte stored is the length of the string, or
143 255, whichever is smaller.  The bytes of the string follow.  If the string
144 passed in to :func:`pack` is too long (longer than the count minus 1), only the
145 leading count-1 bytes of the string are stored.  If the string is shorter than
146 count-1, it is padded with null bytes so that exactly count bytes in all are
147 used.  Note that for :func:`unpack`, the ``'p'`` format character consumes count
148 bytes, but that the string returned can never contain more than 255 characters.
150 For the ``'I'``, ``'L'``, ``'q'`` and ``'Q'`` format characters, the return
151 value is a Python long integer.
153 For the ``'P'`` format character, the return value is a Python integer or long
154 integer, depending on the size needed to hold a pointer when it has been cast to
155 an integer type.  A *NULL* pointer will always be returned as the Python integer
156 ``0``. When packing pointer-sized values, Python integer or long integer objects
157 may be used.  For example, the Alpha and Merced processors use 64-bit pointer
158 values, meaning a Python long integer will be used to hold the pointer; other
159 platforms use 32-bit pointers and will use a Python integer.
161 For the ``'?'`` format character, the return value is either :const:`True` or
162 :const:`False`. When packing, the truth value of the argument object is used.
163 Either 0 or 1 in the native or standard bool representation will be packed, and
164 any non-zero value will be True when unpacking.
166 By default, C numbers are represented in the machine's native format and byte
167 order, and properly aligned by skipping pad bytes if necessary (according to the
168 rules used by the C compiler).
170 Alternatively, the first character of the format string can be used to indicate
171 the byte order, size and alignment of the packed data, according to the
172 following table:
174 +-----------+------------------------+--------------------+
175 | Character | Byte order             | Size and alignment |
176 +===========+========================+====================+
177 | ``@``     | native                 | native             |
178 +-----------+------------------------+--------------------+
179 | ``=``     | native                 | standard           |
180 +-----------+------------------------+--------------------+
181 | ``<``     | little-endian          | standard           |
182 +-----------+------------------------+--------------------+
183 | ``>``     | big-endian             | standard           |
184 +-----------+------------------------+--------------------+
185 | ``!``     | network (= big-endian) | standard           |
186 +-----------+------------------------+--------------------+
188 If the first character is not one of these, ``'@'`` is assumed.
190 Native byte order is big-endian or little-endian, depending on the host system.
191 For example, Motorola and Sun processors are big-endian; Intel and DEC
192 processors are little-endian.
194 Native size and alignment are determined using the C compiler's
195 ``sizeof`` expression.  This is always combined with native byte order.
197 Standard size and alignment are as follows: no alignment is required for any
198 type (so you have to use pad bytes); :ctype:`short` is 2 bytes; :ctype:`int` and
199 :ctype:`long` are 4 bytes; :ctype:`long long` (:ctype:`__int64` on Windows) is 8
200 bytes; :ctype:`float` and :ctype:`double` are 32-bit and 64-bit IEEE floating
201 point numbers, respectively. :ctype:`_Bool` is 1 byte.
203 Note the difference between ``'@'`` and ``'='``: both use native byte order, but
204 the size and alignment of the latter is standardized.
206 The form ``'!'`` is available for those poor souls who claim they can't remember
207 whether network byte order is big-endian or little-endian.
209 There is no way to indicate non-native byte order (force byte-swapping); use the
210 appropriate choice of ``'<'`` or ``'>'``.
212 The ``'P'`` format character is only available for the native byte ordering
213 (selected as the default or with the ``'@'`` byte order character). The byte
214 order character ``'='`` chooses to use little- or big-endian ordering based on
215 the host system. The struct module does not interpret this as native ordering,
216 so the ``'P'`` format is not available.
218 Examples (all using native byte order, size and alignment, on a big-endian
219 machine)::
221    >>> from struct import *
222    >>> pack('hhl', 1, 2, 3)
223    '\x00\x01\x00\x02\x00\x00\x00\x03'
224    >>> unpack('hhl', '\x00\x01\x00\x02\x00\x00\x00\x03')
225    (1, 2, 3)
226    >>> calcsize('hhl')
227    8
229 Hint: to align the end of a structure to the alignment requirement of a
230 particular type, end the format with the code for that type with a repeat count
231 of zero.  For example, the format ``'llh0l'`` specifies two pad bytes at the
232 end, assuming longs are aligned on 4-byte boundaries.  This only works when
233 native size and alignment are in effect; standard size and alignment does not
234 enforce any alignment.
236 Unpacked fields can be named by assigning them to variables or by wrapping
237 the result in a named tuple::
239     >>> record = 'raymond   \x32\x12\x08\x01\x08'
240     >>> name, serialnum, school, gradelevel = unpack('<10sHHb', record)
242     >>> from collections import namedtuple
243     >>> Student = namedtuple('Student', 'name serialnum school gradelevel')
244     >>> Student._make(unpack('<10sHHb', s))
245     Student(name='raymond   ', serialnum=4658, school=264, gradelevel=8)
247 .. seealso::
249    Module :mod:`array`
250       Packed binary storage of homogeneous data.
252    Module :mod:`xdrlib`
253       Packing and unpacking of XDR data.
256 .. _struct-objects:
258 Struct Objects
259 --------------
261 The :mod:`struct` module also defines the following type:
264 .. class:: Struct(format)
266    Return a new Struct object which writes and reads binary data according to the
267    format string *format*.  Creating a Struct object once and calling its methods
268    is more efficient than calling the :mod:`struct` functions with the same format
269    since the format string only needs to be compiled once.
271    .. versionadded:: 2.5
273    Compiled Struct objects support the following methods and attributes:
276    .. method:: pack(v1, v2, ...)
278       Identical to the :func:`pack` function, using the compiled format.
279       (``len(result)`` will equal :attr:`self.size`.)
282    .. method:: pack_into(buffer, offset, v1, v2, ...)
284       Identical to the :func:`pack_into` function, using the compiled format.
287    .. method:: unpack(string)
289       Identical to the :func:`unpack` function, using the compiled format.
290       (``len(string)`` must equal :attr:`self.size`).
293    .. method:: unpack_from(buffer[, offset=0])
295       Identical to the :func:`unpack_from` function, using the compiled format.
296       (``len(buffer[offset:])`` must be at least :attr:`self.size`).
299    .. attribute:: format
301       The format string used to construct this Struct object.
303    .. attribute:: size
305       The calculated size of the struct (and hence of the string) corresponding
306       to :attr:`format`.