利用pack()函數進行二進位數據打包和解包

對於網路通信及文件存儲過程中，數據需以二進位形式進行傳輸及存儲。PHP提供了pack()函數用於將不同類型的數據打包成一個二進位字元串，反之unpack()函數用於解包一個二進位字元串為原始數據，下面將從多個方面詳細闡述pack()函數的應用及使用方法。

一、pack()函數概述

pack()函數的基本語法如下：

    string pack(string $format, mixed $args1 [, mixed $args2...]);

其中，$format是格式字元串，用於指定要打包的數據類型及數據順序；$args是要打包的數據參數。pack()函數會將所指定的參數按照格式字元串中指定的順序打包成二進位字元串並返回。

下面將介紹常用的數據類型及其格式說明符：

• 整型：i表示有符號整型，I表示無符號整型，n表示無符號短整型，N表示無符號長整型
• 浮點型：f表示單精度浮點型，d表示雙精度浮點型
• 布爾型：c表示char型，將任何非零值打包為字元1，而0打包為空字元
• 字元串：a表示字元串。

下面給出一個實際的例子，將整型數值2和浮點型數值3.14打包成一個二進位字元串：

    $binary_data = pack("If", 2, 3.14);

執行後，$binary_data的值為二進位字元串”\x02\x9c\x28\x5c\x8f\xc2\xf5\x3f”。

二、pack()函數格式字元串的使用方法

在使用pack()函數時，格式字元串的正確使用十分重要，下面介紹pack()函數格式字元串的使用方法。

1、指定數據類型及數據順序：格式字元串首先需要指定要打包的數據類型及數據順序，如’i’表示有符號整型，’I’表示無符號整型，’n’表示無符號短整型，’N’表示無符號長整型等，而’!’表示不受主機位元組序的影響，使用網路位元組序。

2、指定數據長度：格式字元串可以通過數字及’*’來重複指定數據類型，如’2i’表示兩個有符號整型，’3*’表示三個字元串，’*’表示剩餘部分打包為字元串。

3、指定數據的位元組序：格式字元串也可以使用’H’、’h’、’s’、’S’、’l’及’L’來指定不同的位元組序。如’H’表示按照高位優先的十六進位數據格式打包成字元串（也稱big-endian位元組序），’h’表示按照低位優先的十六進位數據格式打包成字元串（也稱little-endian位元組序），’s’表示按照本機位元組序的短整型數據格式打包成字元串，’S’表示按照網路位元組序的無符號短整型數據格式打包成字元串，’l’表示按照本機位元組序的長整型數據格式打包成字元串，’L’表示按照網路位元組序的無符號長整型數據格式打包成字元串。

下面給出一個實際的例子，將整型數值2、長整型數值4000000000、無符號短整型數值65535及字元串「hello」 打包成一個二進位字元串：

    $binary_data = pack("InS5a", 2, 4000000000, 65535, 'hello');

三、unpack()函數概述

unpack()函數是pack()函數的反向操作，用於將一個二進位數據字元串解包成原始數據。unpack()函數的基本語法如下：

    mixed unpack(string $format, string $binary_string);

其中，$format是格式字元串，用於指定解包的數據類型及數據順序；$binary_string是要解包的二進位字元串。

unpack()函數返回解包後的數據，數據類型及數據順序與pack()函數的$format字元串對應。如果要解包的數據包含多個類型的數據，則返回一個關聯數組。

四、應用舉例

1、打包IPv4地址信息

下面代碼演示如何將IPv4地址信息打包成一個二進位字元串：

    $ip = "192.168.1.100";
    $binary_ip = pack("CCCC",...explode('.', $ip));

執行後，$binary_ip的值為二進位字元串”\xC0\xA8\x01\x64″（十進位為192.168.1.100）。

2、發送結構化數據

下面代碼演示如何將結構化數據（例：用戶名和密碼）以二進位數據形式發送到伺服器端：

    $username = "user";
    $password = "123456";
    $binary_data = pack("a20a20", $username, $password);
    socket_write($socket, $binary_data);

其中，’a20’表示長度為20的字元串。

3、解包結構化數據

下面代碼演示如何將伺服器端返回的二進位數據解包成結構化數據（例：用戶名和密碼）：

    $packet = socket_read($socket, 1024);
    $result = unpack("a20username/a20password", $packet);
    echo "Login Success: " . trim($result['username']) . " " . trim($result['password']);

其中，’a20username’表示長度為20的字元串類型數據命名為username，’a20password’表示長度為20的字元串類型數據命名為password。

總結

本文詳細闡述了利用pack()函數進行二進位數據打包和解包的方法及應用，掌握了本文所述內容後，可以更好地處理二進位數據相關的工作，提高程序的效率及可讀性。