python - bytes & 编码解码

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原创 2023-04-03 16:38:58 3.2k 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

【python基础】—python string和bytes类型互相转换（decode()/str()/encode()/bytes()） python string和bytes类型互相转换（decode()/str()/encode()/bytes()）阅读详情

经常遇到 bytes 对象的使用会懵逼，故写点笔记。

bytes

str 转 bytes

相对于字符串以字符为单元进行操作，bytes 则以字节为单元进行操作，可以理解为“字节串”（注意，这不是专业术语，只是便于理解的叫法）。看一段代码：

mybytes = b"hello world"           // （1）
mybytes2 = b"好好学习"              // （2）error
mybytes3 = bytes("好好学习", encoding="utf8")     // （3）
mybytes4 = bytes("hello 世界", encoding="utf-8")  // （4）
mybytes5 = "hello 世界".encode("utf-8")  // （5）

（1）字符串前加个 "b" 就是将 "hello world" 字符串转换为 bytes 对象。但最迷惑的是，这段字符串以什么样的字节存储。答案是：如果字符串是一串 ASCII 字符，那么就存储它们的 ASCII 值。所以这里 mybytes 存储的是：

h          e        l         l         o       <空格>     w        o        r       l         d 
01101000 01100101 01101100 01101100 01101111 00100000 01110111 01101111 01110010 01101100 01100100

（2）如果字符串是一串非 ASCII 码，那么不能使用前缀 b 将字符串转换成 bytes 对象：

错误信息标明只能包含 ASCII 码范围内的字符。

（3）所以，必须用构造函数将字符串转换成 bytes 对象，并且要指定第二个参数，也就是字符集。可以这样理解，我们现在所看到的字符串，例如"好好学习"，只是 4 个字符图像，实际在内存中存储什么样的字节内容，就得看给程序指定了哪种字符集，比如指定 utf8：

UTF-8 用 3 个字节存储汉字，所以字节串长度就有 4*3=12 个。默认情况下，python 使用的字符集是 UTF-8。

（4）如果字符串既有 ASCII 字符，又有汉字，那么仍然需要指定字符集。

UTF-8 对 ASCII 字符用一个字节存储，用三个字节存储汉字，所以这里 6+3*2=12 个字节。注意，在控制台输出 bytes 对象时，对 ASCII 字符仍然是打印它们的字符图像，而其他非 ASCII 字符就打印它们的十六进制。

bytes 转 str

用 bytes 对象的 decode() 方法将字节串重新转换成字符串。默认使用 UTF-8 解码，所以一般将字符串转换为 bytes 对象时指定 UTF-8 字符集：

>>> b = bytes("hello 世界",encoding="utf-8")
>>> b
b'hello \xe4\xb8\x96\xe7\x95\x8c'
>>> b.decode()
'hello 世界'
>>> b.decode(encoding="utf-8")
'hello 世界'

当然，也可以用其他字符集，例如 GBK，不过 decode() 就必须指定同样的字符集，否则可能会报错：

>>> b = bytes("hello 世界", encoding="gbk")
>>> b
b'hello \xca\xc0\xbd\xe7'
>>> b.decode()
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
UnicodeDecodeError: 'utf-8' codec can't decode byte 0xca in position 6: invalid continuation byte
>>> b.decode(encoding="gbk")
'hello 世界'

hex 转 bytes

现在有一个十六进制字符串：

str = "342ec70264b61f9749aa17558239eddb"

这只是一个以字符串的形式表示一串 0 与 1，注意只是形式，str 变量实际存储的是每个字符的 ASCII 码：

   3        4         2       e      ...
00110011 00110100 00110010 01100101 01....

但我们希望存储的是十六进制转换成的二进制，也就是这样的：

  3    4   2    e    ..
0011 0100 0010 1110 11...

那么这就不能用字符串类型存储了，而是用 bytes 对象。用 bytes.fromhex() 可以将十六进制字符串转换成对应的二进制字节串：

>>> bytes.fromhex("342ec70264b61f9749aa17558239eddb")
b'4.\xc7\x02d\xb6\x1f\x97I\xaa\x17U\x829\xed\xdb'

bytes 转 hex

bytes.hex() 将二进制字节串用十六进制字符串表示：

>>> bytes.fromhex("342ec70264b61f9749aa17558239eddb")
b'4.\xc7\x02d\xb6\x1f\x97I\xaa\x17U\x829\xed\xdb'
>>> bytes.fromhex("342ec70264b61f9749aa17558239eddb").hex()
'342ec70264b61f9749aa17558239eddb'

编码解码

base64

使用 base64 模块，方法：

base64.b64encode(bytes)
base64.b64decode(str)

例子：

>>> import base64
>>> base64.b64encode(b"hello world")
b'aGVsbG8gd29ybGQ='
>>> base64.b64decode("aGVsbG8gd29ybGQ=")
b'hello world'

如果有非 ASCII 字符，就用 bytes 构造函数：

>>> b = bytes("hello 世界", encoding="utf-8")
>>> base64.b64encode(b)
b'aGVsbG8g5LiW55WM'
>>> base64.b64decode("aGVsbG8g5LiW55WM")
b'hello \xe4\xb8\x96\xe7\x95\x8c'
>>> base64.b64decode("aGVsbG8g5LiW55WM").decode()
'hello 世界'

base64 解码后得到的是 bytes 对象，可以调用 decode() 方法将其转换为字符串。

URL

用到 urllib.quote 模块，方法：

quote(str)
unquote(str)

例子：

>>> from urllib.parse import quote,unquote,urlencode
>>> quote("好好学习")
'%E5%A5%BD%E5%A5%BD%E5%AD%A6%E4%B9%A0'
>>> unquote("%E5%A5%BD%E5%A5%BD%E5%AD%A6%E4%B9%A0")
'好好学习'

默认使用 UTF-8 字符集。不过 quote() 并非完全编码，只是对非 URL 规定的字符编码，例如：