python3-cookbook/source/c03/p05_pack_unpack_large_int_from_bytes.rst

==========================
3.5 字节到大整数的打包与解包
==========================

----------
问题
----------
你有一个字节字符串并想将它解压成一个整数。或者，你需要将一个大整数转换为一个字节字符串。

----------
解决方案
----------
假设你的程序需要处理一个拥有128位长的16个元素的字节字符串。比如：

.. code-block:: python

    data = b'\x00\x124V\x00x\x90\xab\x00\xcd\xef\x01\x00#\x004'

为了将bytes解析为整数，使用 ``int.from_bytes()`` 方法，并像下面这样指定字节顺序：

.. code-block:: python

    >>> len(data)
    16
    >>> int.from_bytes(data, 'little')
    69120565665751139577663547927094891008
    >>> int.from_bytes(data, 'big')
    94522842520747284487117727783387188
    >>>

为了将一个大整数转换为一个字节字符串，使用 ``int.to_bytes()`` 方法，并像下面这样指定字节数和字节顺序：

.. code-block:: python

    >>> x = 94522842520747284487117727783387188
    >>> x.to_bytes(16, 'big')
    b'\x00\x124V\x00x\x90\xab\x00\xcd\xef\x01\x00#\x004'
    >>> x.to_bytes(16, 'little')
    b'4\x00#\x00\x01\xef\xcd\x00\xab\x90x\x00V4\x12\x00'
    >>>

----------
讨论
----------
大整数和字节字符串之间的转换操作并不常见。
然而，在一些应用领域有时候也会出现，比如密码学或者网络。
例如，IPv6网络地址使用一个128位的整数表示。
如果你要从一个数据记录中提取这样的值的时候，你就会面对这样的问题。

作为一种替代方案，你可能想使用6.11小节中所介绍的 ``struct`` 模块来解压字节。
这样也行得通，不过利用 ``struct`` 模块来解压对于整数的大小是有限制的。
因此，你可能想解压多个字节串并将结果合并为最终的结果，就像下面这样：

.. code-block:: python

    >>> data
    b'\x00\x124V\x00x\x90\xab\x00\xcd\xef\x01\x00#\x004'
    >>> import struct
    >>> hi, lo = struct.unpack('>QQ', data)
    >>> (hi << 64) + lo
    94522842520747284487117727783387188
    >>>

字节顺序规则(little或big)仅仅指定了构建整数时的字节的低位高位排列方式。
我们从下面精心构造的16进制数的表示中可以很容易的看出来：

.. code-block:: python

    >>> x = 0x01020304
    >>> x.to_bytes(4, 'big')
    b'\x01\x02\x03\x04'
    >>> x.to_bytes(4, 'little')
    b'\x04\x03\x02\x01'
    >>>

如果你试着将一个整数打包为字节字符串，那么它就不合适了，你会得到一个错误。
如果需要的话，你可以使用 ``int.bit_length()`` 方法来决定需要多少字节位来存储这个值。

.. code-block:: python

    >>> x = 523 ** 23
    >>> x
    335381300113661875107536852714019056160355655333978849017944067
    >>> x.to_bytes(16, 'little')
    Traceback (most recent call last):
    File "<stdin>", line 1, in <module>
    OverflowError: int too big to convert
    >>> x.bit_length()
    208
    >>> nbytes, rem = divmod(x.bit_length(), 8)
    >>> if rem:
    ... nbytes += 1
    ...
    >>>
    >>> x.to_bytes(nbytes, 'little')
    b'\x03X\xf1\x82iT\x96\xac\xc7c\x16\xf3\xb9\xcf...\xd0'
    >>>