Pythonでのバイトデータ処理: struct.packとstruct.unpackの使い方

はじめに

Pythonのstructモジュールは、バイトデータを扱う際に便利です。特に、C言語の構造体（struct）のようにデータをバイト列としてパック（pack）したり、バイト列からアンパック（unpack）したりする機能を提供します。

structモジュールの概要

structモジュールは、主に以下の2つの関数を提供します：

• struct.pack(): データをバイト列に変換（パック）
• struct.unpack(): バイト列からデータを取り出す（アンパック）

基本的な使い方

struct.packの使い方

struct.packは、指定したフォーマットに従ってデータをバイト列に変換します。

import struct

# 整数2つをバイト列にパック
packed_data = struct.pack('ii', 1, 2)
print(packed_data)  # b'\x01\x00\x00\x00\x02\x00\x00\x00'

ここで、'ii'はフォーマット文字列で、それぞれの'i'は4バイトの整数（int）を意味します。

struct.unpackの使い方

struct.unpackは、指定したフォーマットに従ってバイト列からデータを取り出します。

import struct

# バイト列を整数2つにアンパック
unpacked_data = struct.unpack('ii', packed_data)
print(unpacked_data)  # (1, 2)

フォーマット文字列の詳細

フォーマット文字列は、データの型とサイズを指定するために使用します。以下に主なフォーマット文字列を示します：

• 'x': パディングバイト（1バイト）
• 'c': char（1バイト）
• 'b': signed char（1バイト）
• 'B': unsigned char（1バイト）
• '?': _Bool（1バイト）
• 'h': short（2バイト）
• 'H': unsigned short（2バイト）
• 'i': int（4バイト）
• 'I': unsigned int（4バイト）
• 'l': long（4バイト）
• 'L': unsigned long（4バイト）
• 'q': long long（8バイト）
• 'Q': unsigned long long（8バイト）
• 'f': float（4バイト）
• 'd': double（8バイト）
• 's': char[]（文字列）
• 'p': パスカル文字列
• 'P': voidポインタ

エンディアンの指定

エンディアン（バイトの並び順）は、フォーマット文字列の最初に指定できます。

• '@': ネイティブエンディアン、ネイティブサイズ（デフォルト）
• '=': ネイティブエンディアン、標準サイズ
• '<': リトルエンディアン、標準サイズ
• '>': ビッグエンディアン、標準サイズ
• '!': ネットワーク（ビッグエンディアン）、標準サイズ

例：

import struct

# リトルエンディアンで整数をパック
packed_data = struct.pack('<ii', 1, 2)
print(packed_data)  # b'\x01\x00\x00\x00\x02\x00\x00\x00'

# ビッグエンディアンで整数をパック
packed_data = struct.pack('>ii', 1, 2)
print(packed_data)  # b'\x00\x00\x00\x01\x00\x00\x00\x02'

実際の例

例えば、座標データ（x, y, z）をバイト列として保存したい場合：

import struct

# 座標データをパック
x, y, z = 10, 20, 30
packed_data = struct.pack('iii', x, y, z)
print(packed_data)  # b'\n\x00\x00\x00\x14\x00\x00\x00\x1e\x00\x00\x00'

# パックしたデータをアンパック
unpacked_data = struct.unpack('iii', packed_data)
print(unpacked_data)  # (10, 20, 30)