对Python中bytes的学习心得
前言
本人使用Python已有5年时间，但由于从事的是深度学习行业，因此并没有对Python有过较深的研究和掌握。前些时间打算温故知新，重新阅读Python编程教程，无意中看到了Python中有bytes类型和相关方法，因此做了一些充电，在此记录一下自己的心得。
1、什么是bytes
Python中的bytes类型用来表示字符的字节编码，即将原始字符转换为不同类型的编码序列，转换后的编码以字节为单位存储。在C++等语言中字符和字符串是两种不同的类型，字符类型保存了单个字符，例如一个字母、数字、标点或特殊符号，它们一般占用内存的一个字节，也可以保存单个中文汉字或中文标点，一般占用两个字节容量。
ascii字符类型在C++等语言中可以直接参与算术运算，运算时每一个字符按它们各自的ascii码值作为数字表示。依然记得当时记了一些字符的ascii码，例如‘a’是97，‘A’是65等。
而在Python中没有字符这种类型，单个字符也会被当作字符串处理，因此为方便编码转换而有了bytes类型。bytes可以方便地将不同格式的文件读入而不至于产生乱码，如文本、图片、视频等，也能够方便数据在电脑之间或网上传输而避免乱码和缺失等问题。
2、bytes的用法—编码和解码
Python中提供了三种方式来将字符串转换为bytes类型：
1、对于字母、数字、英文标点这样的ascii字符，直接在其前面缀上‘b’即可，如下所示：
s = b'I am learning Python programming.'
print(s)
#结果输出：b'I am learning Python programming.'
输出结果表明，字符串s已经被转换为bytes类型了。
2、对于含有汉字等其它字符的字符串，可以使用bytes构造方法来实现转换，代码如下：
s = bytes('我正在学习Python编程', encoding='utf-8')
print(s)
#结果输出：b'\xe6\x88\x91\xe6\xad\xa3\xe5\x9c\xa8\xe5\xad\xa6\xe4\xb9\xa0Python\xe7\xbc\x96\xe7\xa8\x8b'
结果表明字符串也实现了bytes转换。方法中的‘encoding’参数用来指定编码类型，如‘utf-8’、’gbk‘、’gb2312‘等可以选择，不指定类型则默认为’utf-8’。对非ascii字符而言，不同的编码类型所得到的bytes值也不同，同时bytes编码也占用两个字节。
3、对于2中非ascii字符的情况，也可以使用encode方法实现bytes转换，代码如下：
s = '我正在学习Python编程'
print(s.encode('utf-8'))
#结果输出：b'\xe6\x88\x91\xe6\xad\xa3\xe5\x9c\xa8\xe5\xad\xa6\xe4\xb9\xa0Python\xe7\xbc\x96\xe7\xa8\x8b'
同时，Python也提供了将bytes类型字符串还原为原始字符串的decode方法，其参数为编码类型，使用方法如下：
s = b'Python'
print(s.decode('utf-8'))
#结果输出：Python
默认解码类型也是‘utf-8’，要注意的是解码类型要与s编码时的bytes类型一致，否则会出现转换错误，例如下列情况：
s = '我正在学习Python编程'.encode('utf-8')
print(s.decode('gbk'))
#结果输出：Traceback (most recent call last):
File "/Users/penny/PycharmProjects/Programming/test.py", line 10, in <module>
print(s.decode('gbk'))
UnicodeDecodeError: 'gbk' codec can't decode byte 0xad in position 4: illegal multibyte sequence
解释器抛出UnicodeDecodeError异常，原因是字符串编码和解码所采用的规范不一致，导致了在解析非ascii字符时出现错误。
值得一提的是，在ascii字符集合中，不同编码规范下的bytes值是相同的，因此如果字符串中只包含这些字符，那么就算编码和解码不一致程序也不报错，如下测试所示：
s = 'Python'.encode('utf-8')
print(s.decode('gbk'))
#输出结果：Python
3、bytes的用法—字符的数值转换
既然bytes能够将字符串转换为编码序列，那么我们可以像C++那样将字符转换为数值类型，以满足编程中的需要。前面已经介绍过，C++中单个字符类型可以直接表示成对应的ascii数值，以便参与运算，而Python中是没有字符类型的，因此若要获取字符的编码值则需要借助下标索引。例如对字符串’ Python’，想要获取‘P’和’n’的编码值则需要使用以下方式：
s = b'Python'
print(s[0], s[5])
#输出结果：80 110
其中0和5对应着字符串中’P’和’n’的索引。对于汉字等非ascii字符，也需要先转换为bytes，再通过索引的方式获取编码值，只是汉字的编码值在一般程序设计中并不常用，值得注意的是由于汉字等字符的bytes为2个字节，因此编码中也由两个数值构成。
4、bytes的用法—文件的二进制读写
文件的读写操作分为普通和二进制两种，大多数情况下普通读写即可满足日常需求。二进制读写一般用于读取非文本文件时，例如图片、视频等。
我们探讨以二进制方式打开文本文件的情况，假设一个文本文件中保存了字符串’我正在学习Python编程’，以二进制将其打开并读入后，得到的就是该字符串的bytes类型，如下所示：
with open('a.txt', 'rb') as f:
print(f.read())
#文件‘a.txt’中的内容：我正在学习Python编程
#输出结果：b'\xe6\x88\x91\xe6\xad\xa3\xe5\x9c\xa8\xe5\xad\xa6\xe4\xb9\xa0Python\xe7\xbc\x96\xe7\xa8\x8b'
而以二进制写入文本文件时，需要以bytes类型的字符串作为输入，否则程序就会报错，如下所示：
with open('a.txt', 'wb') as f:
print(f.write('我正在学习Python编程'))
#输出结果：Traceback (most recent call last):
File "/Users/penny/PycharmProjects/Programming/test.py", line 6, in <module>
print(f.write('我正在学习Python编程'))
TypeError: a bytes-like object is required, not 'str'
错误提示为TypeError，要求输入必须为bytes相关类型。
我们将上文中的‘我正在学习Python编程’对应的bytes类型作为write函数的输入，以观察a.txt中的内容变化，结果如下所示：
with open('a.txt', 'wb') as f:
print(f.write(b'\xe6\x88\x91\xe6\xad\xa3\xe5\x9c\xa8\xe5\xad\xa6\xe4\xb9\xa0Python\xe7\xbc\x96\xe7\xa8\x8b'))
#程序执行前，a.txt内容为空。程序执行后，内容变为‘我正在学习Python编程’
由上述文件IO的测试结果表明，Python中的bytes类型也是用于二进制文件的输入和输出的。这里要注意的一点是bytes的编码必须和文件打开时指定的编码一致，否则也会报错。
好了，对于bytes的学习心得就分享到这了，如果小伙伴们阅读时发现了错误或不足之处，可以随时向博主提出哦，博主先闪了！
|