Python struct解析16位整数补码错误排查指南：为何负数变正数？

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Python struct解析16位整数补码错误排查指南：为何负数变正数？

本文针对使用 struct.unpack 解析 16位有符号整数（h类型） 时，负数被错误转换为正数的问题，提供详细原因分析与解决方案。适用于处理传感器数据、二进制协议等场景。

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一、问题复现

场景描述

• 数据格式：小端序的12个16位整数（h*12），其中某位置存储负数（如 -2）。
• 错误代码：

  import struct
  
  data = b'\xFE\xFF\x00\x00...'  # 假设第1个h为-2（小端序）
  values = struct.unpack('<12H', data)  # 使用无符号格式H
  print(values[0])  # 输出: 65534（预期应为-2）
  

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二、原因分析

1. 符号类型误用（h vs H）

• 关键区别：
  • h：有符号16位整数（范围：-32768 ~ 32767）。
  • H：无符号16位整数（范围：0 ~ 65535）。
• 错误根源：若误用 H，补码数据会被当作无符号整数解析，导致负数显示为正数。

2. 字节序标识符缺失

• 格式字符串规则：
  • >：大端序（高位字节在前）。
  • <：小端序（低位字节在前）。
  • 无前缀：默认按系统原生字节序（可能不符数据实际格式）。
• 错误示例：

  # 数据为小端序，但未指定字节序
  data = b'\xFE\xFF'  # 小端序的0xFFFE（-2）
  values = struct.unpack('12h', data<