Question

我最近在python中遇到了名为bytearray的dataType。有人可以提供需要字节数组的场景吗？

Answer 1

bytearray非常类似于常规python字符串（python2.x中的str，python3中的bytes）但有一个重要的区别，而字符串是不可变的< / em>，bytearray s是可变的，有点像list个单字符串。

这很有用，因为某些应用程序使用字节序列的方式与不可变字符串表现不佳。当你在大块内存中间进行大量的小改动时，如在数据库引擎或图像库中，字符串的表现非常差;因为你必须复制整个（可能很大的）字符串。 bytearray的优点是可以在不首先复制内存的情况下进行这种更改。

但是这个特殊情况实际上更像是例外，而不是规则。大多数用途涉及比较字符串或字符串格式。对于后者，无论如何通常都有副本，因此可变类型不会提供任何优势，而对于前者，由于不可变字符串无法更改，您可以计算字符串的hash并将其作为比较的快捷方式进行比较每个字节按顺序排列，这几乎总是一个巨大的胜利;所以它是默认的不可变类型（str或bytes）;当您需要它的特殊功能时，bytearray是个例外。

Answer 2

这句话从here

中被无耻地扯掉了

示例1：从片段组装消息

假设您正在编写一些在套接字连接上接收大消息的网络代码。如果您了解套接字，则知道recv()操作不会等待所有数据到达。相反，它只返回系统缓冲区中当前可用的内容。因此，要获取所有数据，您可以编写如下代码：

# remaining = number of bytes being received (determined already)
msg = b""
while remaining > 0:
    chunk = s.recv(remaining)    # Get available data
    msg += chunk                 # Add it to the message
    remaining -= len(chunk)

此代码的唯一问题是连接（+=）具有可怕的性能。因此，Python 2中的常见性能优化是收集列表中的所有块并在完成后执行连接。像这样：

# remaining = number of bytes being received (determined already)
msgparts = []
while remaining > 0:
    chunk = s.recv(remaining)    # Get available data
    msgparts.append(chunk)       # Add it to list of chunks
    remaining -= len(chunk)  
msg = b"".join(msgparts)          # Make the final message

现在，这是使用bytearray的第三种解决方案：

# remaining = number of bytes being received (determined already)
msg = bytearray()
while remaining > 0:
    chunk = s.recv(remaining)    # Get available data
    msg.extend(chunk)            # Add to message
    remaining -= len(chunk)

注意bytearray版本是如何干净的。您不会在列表中收集零件，也不会在最后执行该神秘连接。好的。

当然，最大的问题是它是否有效。为了测试这个，我首先列出了一个像这样的小字节片段列表：

chunks = [b"x"*16]*512

然后我使用timeit模块比较以下两个代码片段：

# Version 1
msgparts = []
for chunk in chunks:
    msgparts.append(chunk)
msg = b"".join(msgparts)

#Version 2
msg = bytearray()
for chunk in chunks:
    msg.extend(chunk)

测试时，代码的版本1运行在99.8s，而版本2运行在116.6s（使用+=级联的版本比较需要230.3s）。因此，虽然执行连接操作仍然更快，但它只会快16％左右。就个人而言，我认为bytearray版本的清晰编程可能会弥补它。

示例2：二进制记录打包

这个例子在最后一个例子上略有不同。假设你有一个庞大的整数（x，y）坐标的Python列表。像这样的东西： points = [(1,2),(3,4),(9,10),(23,14),(50,90),...] 现在，假设您需要将该数据写为二进制编码文件，该文件由32位整数长度组成，然后将每个点打包成一对32位整数。一种方法是使用这样的struct模块：

import struct
f = open("points.bin","wb")
f.write(struct.pack("I",len(points)))
for x,y in points:
    f.write(struct.pack("II",x,y))
f.close()

此代码的唯一问题是它执行大量小write()次操作。另一种方法是将所有内容打包成bytearray，最后只执行一次写入。例如：

import struct
f = open("points.bin","wb")
msg = bytearray()
msg.extend(struct.pack("I",len(points))
for x,y in points:
    msg.extend(struct.pack("II",x,y))
f.write(msg)
f.close()

果然，使用bytearray的版本运行得更快。在一个涉及100000点列表的简单时序测试中，它的运行时间大约是制作大量小写的版本的一半。

示例3：字节值的数学处理

bytearrays将自身表示为整数数组的事实使得执行某些类型的计算变得更容易。在最近的嵌入式系统项目中，我使用Python通过串行端口与设备通信。作为通信协议的一部分，所有消息都必须使用纵向冗余校验（LRC）字节进行签名。通过对所有字节值进行XOR来计算LRC。 Bytearrays使这种计算变得容易。这是一个版本：

message = bytearray(...)     # Message already created
lrc = 0
for b in message:
    lrc ^= b
message.append(lrc)          # Add to the end of the message

这是一个可以提高工作安全性的版本： message.append(functools.reduce(lambda x,y:x^y,message)) 这里是没有bytearray s的Python 2中的相同计算：

message = "..."       # Message already created
lrc = 0
for b in message:
    lrc ^= ord(b)
message += chr(lrc)        # Add the LRC byte

就个人而言，我喜欢bytearray版本。不需要使用ord()，您只需将结果附加到消息的末尾，而不是使用连接。

这是另一个可爱的例子。假设您想通过简单的XOR密码运行bytearray。这是一个单行：

>>> key = 37
>>> message = bytearray(b"Hello World")
>>> s = bytearray(x ^ key for x in message)
>>> s
bytearray(b'm@IIJ\x05rJWIA')
>>> bytearray(x ^ key for x in s)
bytearray(b"Hello World")
>>>

Here是演示文稿的链接

Answer 3

如果您查看bytearray的文档，则会说：

返回一个新的字节数组。 bytearray类型是0 <= x <0的范围内的可变整数序列。 256。

相比之下，bytes的文档说：

返回一个新的“bytes”对象，它是一个不可变的整数序列，范围为0＆lt; = x＆lt; 256. bytes是bytearray的不可变版本 - 它具有相同的非变异方法和相同的索引和切片行为。

如您所见，主要区别在于可变性。 “更改”字符串的str方法实际上会返回一个具有所需修改的新字符串。而改变序列的bytearray方法实际上改变了序列。

如果您正在通过二进制表示编辑大对象（例如图像的像素缓冲区），并且您希望就地进行修改以提高效率，则更倾向于使用bytearray。

Answer 4

Wikipedia使用Python的bytearrays（文档字符串缩减）提供了XOR cipher的示例：

#!/usr/bin/python2.7

from os import urandom

def vernam_genkey(length):
    """Generating a key"""
    return bytearray(urandom(length))

def vernam_encrypt(plaintext, key):
    """Encrypting the message."""
    return bytearray([ord(plaintext[i]) ^ key[i] for i in xrange(len(plaintext))])

def vernam_decrypt(ciphertext, key):
    """Decrypting the message"""
    return bytearray([ciphertext[i] ^ key[i] for i in xrange(len(ciphertext))])

def main():
    myMessage = """This is a topsecret message..."""
    print 'message:',myMessage
    key = vernam_genkey(len(myMessage))
    print 'key:', str(key)
    cipherText = vernam_encrypt(myMessage, key)
    print 'cipherText:', str(cipherText)
    print 'decrypted:', vernam_decrypt(cipherText,key)

    if vernam_decrypt(vernam_encrypt(myMessage, key),key)==myMessage:
        print ('Unit Test Passed')
    else:
        print('Unit Test Failed - Check Your Python Distribution')

if __name__ == '__main__':
    main()

python bytearrays在哪里使用？

4 个答案:

示例1：从片段组装消息

示例2：二进制记录打包

示例3：字节值的数学处理