用python从一个字节中读取位答案

【问题标题】：Reading Bits from a byte with python用python从一个字节中读取位
【发布时间】：2020-11-04 16:10:54
【问题描述】：

我有关于二进制文件结构的说明，我正在尝试构建解析器以从二进制文件中获取信息。在遇到以下情况之前，我做得很好：

从 DWORD 大小 = 0 开始。您将通过以下方式重建大小获取 7 位数据包：

获取一个字节。

将此字节的前 7 位添加到 Size。

检查此字节的第 7 位（最后一位）。如果开启，则返回 1. 处理下一个字节。

要恢复，如果 Size

我感到困惑的是“从字节中获取位”和“检查字节的最后一位”的含义。这是我从文件中读取字节的方式：


    from struct import *
    #..... some other blocks of code
    self.standard = {"DWORD":4,"WORD": 2,"BYTE": 1,"TEXT11": 1,"TEXT12": 2}
    st = st = self.standard
    size = 0
    data = unpack("b", f.read(st["BYTE"]))
    #how to get bits???
    if size < 128:
        #use st["TEXT11"]
    elif size < 16384:
        #use st["TEXT12"]

【问题讨论】：

它实际上并没有说“从一个字节中获取位”。作者所说的“最后一位”显然是指价值的最高位。
@Kinrad Rudolph 一开始我也是这么认为的，但我认为它们在第 3 步中参考 0 编号，例如 0、1、2、3、4、5、6、7。所以 7 基本上是第 8 位
@KonradRudolph 在讨论数据格式时，值的位通常从 0 向上编号，因此字节大小的值的最高有效位是位 7，而不是（不存在的）位 8。

标签： python file binary byte

【解决方案1】：

我很困惑的是“从一个字节中获取位”是什么意思

您使用位操作来做到这一点。例如，要获取字节的前（低）7 位，请使用

byte & 127

或者，等价地，

byte & 0x7f

或者

byte & 0b1111111

在您的情况下，byte 将是元组 data 的第一个也是唯一一个成员。

要获得 last 位，您需要屏蔽该位（使用&）并将其位移到位（使用>>） - 尽管在您的情况下，因为您只需要检查是否设置好了，移位不是绝对必要的。

【讨论】：

嘿，谢谢你的回复。但是在什么情况下我实际上必须进行位移>>
@TochiBedford 例如，您可以在一个字节中存储两个彼此相邻的四位数字。要阅读第一个数字，您可以使用b & 0b1111。要读取第二个数字，您可以执行b & 0b11110000，但现在该数字被移动了四位，您需要将其向下移动以获得它的值。例如，以前如何存储神奇宝贝精灵图像的宽度和高度。
在玩过这些例子之后。我有这个想法，是否可以通过这种方式检查最后一位是否已设置？ bin(data[0])[-1] == "0" 。还是不好的做法？
@TochiBedford 是的，这是非常糟糕的做法。首先，它的代码更多，更难阅读。尤其是一旦你熟悉了位操作，它就会比位操作的简单逻辑复杂得多，因为它必须执行更多的工作。最后，它的效率也低得多。对于单个操作，您不会注意到差异，但如果您在循环中多次执行此操作，您可能会注意到它的效率降低了大约 100 倍（！）（可能不是在 Python 中，但可能在 C 中）。

【解决方案2】：

也许混淆与整数的二进制表示有关，例如，如果我们有数字171，它就相当于这个二进制配置（1字节）：

val = 0b10101011 # (bit configuration)
print(val) # -> 171 (integer value)

现在您可以使用位掩码只允许传递其中的 1 个位 (big endian notation)：

print(val & 0b00000001) # -> only the first bit pass and then it prints 1
print(val & 0b10000000) # -> only the latest bit pass and then it prints 128
print(val & 0b00000100) # -> it prints 0 because val does not have a 1 to the third position

然后，要检查第七位是否为 1，您可以执行以下操作：

print((val & 0b01000000) >> 6)
# val    = 0b10101011
#             ^
# mask   = 0b01000000
# result = 0b00000000 -> 0 (integer)
# shift  =    ^123456 -> 0b0

位移位（>> 运算符）允许您获得位掩码的结果。

例如，如果你想要第二个位：

print((val & 0b00000010) >> 1)
# val    = 0b10101011
#                  ^
# mask   = 0b00000010
# result = 0b00000010 -> 2 (integer)
# shift  =         ^1 -> 1b0 -> 1 (integer)

【讨论】：