Python 為了保持語言的簡潔，僅僅為用戶提供了幾種簡單的數據結構：int, float, str, list, dict 和 tuple。不同於編譯型語言 C/C++，在 Python 中，我們往往不需要關心不同類型的變量在解釋器內部的實現方式。例如，對於一個長整形數據，我們在 Python 2 中可以直接寫成 a=123456789012345L，而不用去考慮變量 a 佔了幾個字節。這種抽象的方式為程序的編寫提供了足夠的支持，但是在某些情況下（比如讀寫二進制文件，進行網絡 Raw Socket 編程）的時候，我們需要一些其他模塊來實現我們關於變量長度控制的需求。
struct 模塊
當我們在 Python 中跟二進制數據打交道的時候，就要用到 struct 這個模塊了。struct 模塊為 Python 與 C 的混合編程，處理二進制文件以及進行網絡協議交互提供了便利。理解這個模塊主要需要理解三個函數：
struct.pack(fmt, v1, v2, ...)
struct.unpack(fmt, string)
struct.calcsize(fmt)
第一個函數 pack 負責將不同的變量打包在一起，成為一個字節字符串，即類似於 C 語言中的字節流。第二個函數 unpack 將字節字符串解包成為變量。第三個函數 calsize 計算按照格式 fmt 打包的結果有多少個字節。這裡打包格式 fmt 確定了將變量按照什麼方式打包成字節流，其包含了一系列的格式字符串。這裡就不再給出不同格式字符串的含義了，詳細細節可以參照 Python Doc (struct).
使用 struct 打包定長結構
一般而言，在使用 struct 的時候，要打包的數據都是定長的。定長的數據代表你需要明確給出要打包的或者解包的數據長度，否則打包解包函數將會出錯。下面用例子說明什麼是定長打包：
import struct
a = struct.pack("2I3sI", 12, 34, "abc", 56)
b = struct.unpack("2I3sI", a)
print b
## 輸出 (12, 34, 'abc', 56)
上面的代碼將兩個整數 12 和 34，一個字符串 “abc” 和一個整數 56 一起打包成為一個字節字符流，然後再解包。其中打包格式中明確指出了打包的長度："2I" 表明起始是兩個unsigned int，"3s" 表明長度為4的字符串，最後一個 "I" 表示最後緊跟一個 unsigned int。所以上面的打印 b 輸出結果是：(12, 34, ‘abc’, 56)。
我們可以調用 calcsize() 來計算 "2I3sI" 這個模式佔用的字節數：
print struct.calcsize("2I3sI")
## 輸出 16
可以看到上面的三個整型加一個 3 字符的字符串一共佔用了 16 個字節。為什麼會是 16 個字節呢？不應該是 15 個字節嗎？其實，在 struct 的打包過程中，根據特定類型的要求，必須進行字節對齊。由於默認 unsigned int 型佔用四個字節，因此要在字符串的位置進行4字節對齊，因此即使是 3 個字符的字符串也要佔用 4 個字節。
再看一下不需要字節對齊的模式：
print struct.calcsize("2Is")
## 輸出 9
由於單字符出現在兩個整型之後，不需要進行字節對齊，所以輸出結果是 9.
需要指出的是，對於 unpack 而言，只要 fmt 對應的字節數和字節字符串 string 的字節數一致，就可以成功的進行解析，否則 unpack 函數將拋出異常。例如我們也可以使用如下的 fmt 解析出 a：
c = struct.unpack("2I2sI", a)
print struct.calcsize("2I2sI")
print c
## 輸出 16 (12, 34, 'ab', 56)
可以看到這裡 unpack 解析出了字符串的前兩個字符，沒有產生任何問題。
struct 處理不定長數據
在上一節的介紹中，我們看到了在使用 pack 和 unpack 的過程中，我們需要明確的指出打包模式中每個位置的長度。比如格式 "2I3sI" 就明確指出了整型的個數和字符串的個數。有時候，我們還可能會需要處理變長的打包數據。
變長字符串的打包
例如我們在程序中可能會得到一個字符串 s，這個 s 沒有一個固定的長度，所以我們每次打包的時候都需要將 s 的長度也打包到一起，這樣我們才能進行正確的解包。其實，這種情況在處理網絡數據包中非常常見。在使用網絡編程的時候，我們可能利用報文的第一個字段記錄報文的長度。每次讀取報文的時候，我們先讀取報文的第一個字段，獲取其長度之後在處理報文內容。
我們可以採用兩種方式處理這種情況：
s = bytes(s, 'utf-8') # Or other appropriate encoding
struct.pack("I%ds" % (len(s),), len(s), s)
或者
struct.pack("I", len(s)) + s
第一種方式先將報文轉變成為字節碼，然後獲取字節碼的長度，將長度嵌入到打包之後的報文中去。可以看到格式字符串中的 "I" 就用來記錄報文的長度。第二種方式是直接將字符串的長度打包成字節字符串，再跟原始字符串做一個連接操作。
變長字符串的解包
根據上面的打包方式，我們可以輕鬆的解開打包串：
int_size = struct.calcsize("I")
(i,), data = struct.unpack("I", data[:int_size]), data[int_size:]
data_content = data[i:]
由於報文的長度 len(s) 我們使用定長的整型 "I" 進行了打包，所以解包的時候我們可以先將報文長度獲取出來，之後再根據報文長度讀取報文內容。
閱讀更多 frank07 的文章
