pack/unpack函數(shù)與二進(jìn)制

背景

我們都知道在計算機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)都是二進(jìn)制存儲。但寫PHP的同學(xué)平時接觸二進(jìn)制是少之又少,原因有二:

  1. 腳本語言的弱變量類型,就算不了解變量存儲也能寫CRUD 。
  2. 基本不接觸網(wǎng)絡(luò)通信編程,用得最多的還是文本類協(xié)議。

但二進(jìn)制作為計算機(jī)基礎(chǔ)知識,我們還是需要掌握的。

從一道題目說起

這是我在別處看到的一道題目,具體是這樣的:把數(shù)據(jù)1000(一千)存入文本,要求占用盡量少的空間。
題目很明確,先看第一句,“把1000存入文本”,我們馬上可以寫出這樣的代碼:

<?php
$var = 1000;
file_put_contents('./data.txt', $var);

打開data.txt文件,里面存了一個“1000”。用ls命令可以看到占了4 bytes:

ll data.txt
-rw-r--r--  1 www  www     4B  3  6 10:16 data.txt

為什么是4 bytes?因為把1000按字符串存,一共4個字符,剛好4 bytes。
但是,題目的第二個要求是“占用盡量少的空間”。一個"1000"用了4 bytes,顯然是不符合要求的。

我們換個思路:
1000轉(zhuǎn)為二進(jìn)制是00000011 11101000,一共才16 bits,理論上可以用2 bytes存儲。所以解決方案出來了,我們需要把1000轉(zhuǎn)為二進(jìn)制。這時候就要用到PHP的pack函數(shù)。代碼如下:

<?php
$var = 1000;
$bin = pack('s', $var);
file_put_contents('./data.txt', $bin);

再打開data.txt文件,我們看到的是一個“亂碼”:



ls看文件大?。?/p>

ll data.txt
-rw-r--r--  1 www  www     2B  3  6 10:16 data.txt

符合預(yù)期,只用了2 bytes就把1000存進(jìn)去了。千萬別小看從4 bytes到2 bytes,它節(jié)省的是50%空間。
那么如何把這個“亂碼”還原成1000?使用unpack函數(shù)即可,如下:

<?php
$bin = file_get_contents('./data.txt');
var_dump(unpack('s', $bin));

關(guān)于pack/unpack函數(shù)

這兩個函數(shù)有一堆的格式選項,而且示例相對較少:



不用慌,其實(shí)一共就分為兩類:

  1. 字符處理(a/A、h/H、Z ...)
  2. 數(shù)值處理(c/C、s/S、n/N ...)

了解字節(jié)序(大小端)、有符號無符號,基本可以把這些格式掌握。

網(wǎng)上也有些資料可參考:
http://www.perlmonks.org/?node_id=224666(pack/unpack是perl移植過來的,可以直接看perl文檔)
https://segmentfault.com/a/1190000008305573(國人寫博客,比較詳細(xì))

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