Warum erzeugen Bytes(n) in Python Nullen statt einer Ganzzahldarstellung?

Entschlüsselung des rätselhaften Verhaltens von Bytes(n)

Beim Erstellen eines Bytes-Objekts in Python 3 kann es zu einem unerwarteten Ergebnis kommen. Anstatt eine binäre Darstellung einer ganzen Zahl zu erhalten, generiert bytes(n) eine Zeichenfolge von n Null-Bytes. Diese Verwirrung hat viele verwirrt und sie gezwungen, auf externe Ressourcen zurückzugreifen, um Antworten zu erhalten.

Der Python Issue Tracker wirft etwas Licht auf den Ursprung dieses Verhaltens. Entwickler haben Bedenken hinsichtlich des Mangels an Hinweisen in der Dokumentation und der unerwarteten Folgen geäußert, wenn bytes(int) Nullen zurückgibt.

bytes(n): Unraveling the Enigma

Um die Gründe für das Verhalten von bytes(n) zu verstehen, werfen wir einen Blick auf die zugrunde liegende Implementierung. In Python 3.2 und höher reserviert die Funktion bytes(n) einen Speicherblock mit n Null-Bytes. Dieser Mechanismus dient einem bestimmten Zweck im Garbage-Collection-Prozess von Python, der für eine effiziente Bereinigung auf große, zusammenhängende Speicherblöcke angewiesen ist.

Während diese Optimierung der Gesamtleistung der Speicherverwaltung von Python zugute kommt, geht sie auf Kosten einer intuitives Verständnis von Bytes(n). Sein Verhalten weicht von der Erwartung ab, eine binäre Darstellung einer Ganzzahl zu erstellen.

Alternative Lösungen finden

Um diese Einschränkung zu überwinden, haben Python-Entwickler in Python 3.2 die Funktion to_bytes eingeführt und spätere Versionen. Im Gegensatz zu bytes(n) können Benutzer mit to_bytes Ganzzahlen bequem in Bytes konvertieren und dabei die gewünschte Anzahl von Bytes, die Bytereihenfolge und sogar eine vorzeichenbehaftete Darstellung angeben.

Zum Beispiel, um einen 2-Byte-Big-Endian zu erstellen Darstellung der Ganzzahl 1024 würde man verwenden:

(1024).to_bytes(2, byteorder='big')

Dies ergibt das folgende Ergebnis:

b'\x04\x00'

Anpassen der Ganzzahlkodierung

Python Bietet außerdem Hilfsfunktionen zum Konvertieren von Ganzzahlen in und von Bytes mit umfassender Kontrolle über den Kodierungsprozess. Diese Funktionen, int_to_bytes und int_from_bytes, bieten einen anpassbaren Ansatz für die Bearbeitung von Ganzzahlen als Bytesequenzen.

Durch die Nutzung der Funktionen von to_bytes und benutzerdefinierten Codierungsfunktionen können Entwickler eine präzise Verarbeitung von Ganzzahlen in Binärform erreichen und so eine Vielzahl von Anwendungen bedienen Anwendungsbereich und Kompatibilitätsanforderungen.

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