引言
在python中有一个库Construct ,可以用来解析二进制数据，用这个工具分析网络包，带格式的数据文件等等很方便。
前一阵子分析sqlite数据库文件格式时要是用这种工具，也可以省不少事。
不过Construct2.9与以前的版本，改动很大，原来用Construct写的python代码，基本上要重新改写一遍了。在查看Construct源码的过程中，发现Construct的基本实现思路是递归下降分析法。用对象的构造方法来动态地定义数据结构，在parse方法中实现对二进制数据的解析。
打算用php实现二进制数据的解析，但是在实现思路上与python的Construct完全不一样。
推荐PHP视频教程：https://www.php.cn/course/list/29/type/2.html
基本思路
由于python的Construct用python的对象语法来实现动态层次结构的定义与解析，受限于python的对象语法，有一些结构定义看起来很晦涩。
我的想法是定义一个小小的，专门用于描述动态层次结构的语言，这样一来就可以尽量的照顾人们常用的表达习惯。
以这个小项目来说，以C语言中的结构体定义语法为蓝本，在此基础上增加条件化，循环环的结构定义。
在二进制数据中有一种常见的结构，前面几个字节存放后面数据块的长度，接下来才是数据块。这种结构用C语言的结构体定义表示时并不方便。整个数据块的长度是变化的，在编译时无法确定，只能在解析时才能确定。因此有必要对C语言的结构体定义语法进行扩展。
第一步，实现对 C语言结构体的解析
在这一步，先不考虑动态的层次的结构体定义，而是实现这个小语言的最核心的部分，至少它要能理解C语言的结构体定义，并能根据这个结构体定义对二进制数据进行解析。这一步完成后再实现动态的结构体的定义与解析。
本项目基于前面文件中简单介绍过的ADOS脚本语言引擎。
先看一下我们的任务
这里有一个完全是C语言规格的结构体定义文件
blockStruct.h
struct student
{
char name[2];
int num;
int age;
char addr[3];
};
struct teacher
{
char name[2];
int num;
char addr[3];
};待解析的二进制数据块
"\x41\x42\x01\x00\x00\x00\x02\x00\x00\x00\x41\x42\x43\x41\x42\x01\x00\x00\x00\x41\x42\x43"
希望得到的解析结果
[value] => Array
(
[name] => AB
[num] => 1
[age] => 2
[addr] => ABC
)
[value] => Array
(
[name] => AB
[num] => 1
[addr] => ABC
)感兴趣的朋友可以留意一下这三者之间的关系
下而是仅实现了对C语言结构体进行编译的词法规则文件
<?php
/*!
* struckwkr的词法规则
* 45022300@qq.com
* Version 0.9.0
*
* Copyright 2019, Zhu Hui
* Released under the MIT license
*/
$GLOBALS['structwkr_lexRules'] = [
['/^\"(.*?)\"/','_cons' ,'"'],
['/^\(/','_lp' ,'('],
['/^\)/','_rp' ,')'],
['/^\[/','_lb' ,'['],
['/^\]/','_rb' ,']'],
['/^\{/','_lcb' ,'{'],
['/^\}/','_rcb' ,'}'],
['/^;/','_semi' ,';'],
['/^,/','_comma' ,','],
['/^==/','_bieq' ,'='],
['/^!=/','_uneq' ,'!'],
['/^\>=/','_greq' ,'>'],
['/^\<=/','_leeq' ,'<'],
['/^=/','_equa' ,'='],
['/^\>/','_grea' ,'>'],
['/^\</','_less' ,'<'],
['/^\+/','_add' ,'+'],
['/^-/','_sub' ,'-'],
['/^\*/','_mul' ,'*'],
['/^\//','_div' ,'/'],
['/^%/','_mod' ,'$'],
['/^&&/','_and' ,'&'],
['/^\|\|/','_or' ,'|'],
['/^!/','_not' ,'!'],
['/^struct/','_strukey' ,'s'],
['/^char/','_char' ,'c'],
['/^int/','_int' ,'i'],
['/^float/','_float' ,'f'],
['/^double/','_double' ,'d'],
['/^[0-9]+([.]{1}[0-9]+){0,1}/','_num',''],
['/^\./','_dot' ,'.'],
['/^[\x{4e00}-\x{9fa5}A-Za-z_][\x{4e00}-\x{9fa5}A-Za-z0-9_]*\b/u','_iden',''],
['/^\s*/','_null','']
];下面是仅实现了对C语言结构体进行编译的语法规则文件
<?php
/*!
* structwkr的语法规则处理器
* 45022300@qq.com
* Version 0.9.0
*
* Copyright 2019, Zhu Hui
* Released under the MIT license
*/
namespace Ados;
require_once 'const.php';
require_once __SCRIPTCORE__.'syntax_rule/base_rules_handler.php';
class StructwkrRulesHandler extends BaseRulesHandler{
//语法分析的起始记号,归约到最后得到就是若干个结构体定义的列表
function startToken(){
return '_structList';
}
//附加类型
function extraType($extraArray){
if(count($extraArray)>0){
return $extraArray[0];
}else{
return '';
}
}
//求出放在附加信息中的数组长度
function elementSize($extraArray){
if(count($extraArray)>0){
return intval($extraArray[0]);
}else{
return 0;
}
}
//处理源代码中的多条声明语句
function handleStatementList($stack,$coder,$listIndex,$statementIndex){
$t1= $this->topItem($stack,$statementIndex);
if($listIndex>0){
$t2= $this->topItem($stack,$listIndex);
//将元素名所在项的附加信息数组找出来
$extraArray=$t2[TokenExtraIndex];
}else{ //$listIndex=0表示，statementList是上级节点，附加信息数组应该是空数组
$extraArray=[];
}
//将statement中的附加信息添加到statementList的附加信息中去
$extraArray[]=$t1[TokenExtraIndex];
return ['#',$extraArray];
}
//处理源代码中的一条声明语句
function handleStatement($stack,$coder,$typeItemIndex,$idenItemIndex){
$t1= $this->topItem($stack,$typeItemIndex);
$elementType = $t1[TokenValueIndex];
$t2= $this->topItem($stack,$idenItemIndex);
$elementName = $t2[TokenValueIndex];
//将元素名所在项的附加信息数组找出来
$extraArray=$t2[TokenExtraIndex];
$valLen =$extraArray[0];
//附加信息中包含 元素名称,元素类型，数据长度
return [$elementName,[$elementName,$elementType,$valLen]];
}
//语法规则处理函数名由规则右边部分与规则左边部分拼接而成
//语法规则定义的先后决定了归约时匹配的顺序，要根据实际的语法安排
//如果不熟悉语法，随意调整语法规则的先后次序将有可能导致语法错误
// struct list {{{
function _structList_0_structList_struct($stack,$coder){
$coder->pushBlockTail();
return ['#',[]];
}
function _structList_0_struct($stack,$coder){
$coder->pushBlockTail();
return ['#',[]];
}
// struct list }}}
// struct {{{
function _struct_0_structName_blockStatement_semi($stack,$coder){
$t1= $this->topItem($stack,3);
$structName = $t1[TokenValueIndex];
$t2= $this->topItem($stack,2);
$extraArray=$t2[TokenExtraIndex];
return [$structName,$extraArray];
}
// struct }}}
// struct name {{{
function _structName_0_strukey_iden($stack,$coder){
$t1= $this->topItem($stack,1);
$structName = $t1[TokenValueIndex];
$coder->pushBlockHeader($structName);
return $this->pass($stack,1);
}
// struct name }}}
// blockStatement {{{
function _blockStatement_0_lcb_statementList_rcb($stack,$coder){
return $this->pass($stack,2);
}
// blockStatement }}}
// statement list {{{
function _statementList_0_statementList_statement($stack,$coder){
return $this->handleStatementList($stack,$coder,2,1);
}
function _statementList_0_statement($stack,$coder){
//此处0表示statementList是上一级节点，要做特殊处理
return $this->handleStatementList($stack,$coder,0,1);
}
// statement list }}}
// statement {{{
function _statement_0_double_term_semi($stack,$coder){
$t1= $this->topItem($stack,2);
$elementName = $t1[TokenValueIndex];
$parseFuncName = 'parseDouble';
$coder->pushBlockBody($parseFuncName,$elementName);
return $this->handleStatement($stack,$coder,3,2);
}
function _statement_0_float_term_semi($stack,$coder){
$t1= $this->topItem($stack,2);
$elementName = $t1[TokenValueIndex];
$parseFuncName = 'parseFloat';
$coder->pushBlockBody($parseFuncName,$elementName);
return $this->handleStatement($stack,$coder,3,2);
}
function _statement_0_char_term_semi($stack,$coder){
$t1= $this->topItem($stack,2);
$elementName = $t1[TokenValueIndex];
$size = $this->elementSize($t1[TokenExtraIndex]);
$parseFuncName = 'parseFixStr';
$coder->pushBlockBody($parseFuncName,$elementName,$size);
return $this->handleStatement($stack,$coder,3,2);
}
function _statement_0_int_term_semi($stack,$coder){
$t1= $this->topItem($stack,2);
$elementName = $t1[TokenValueIndex];
$parseFuncName = 'parseInt';
$coder->pushBlockBody($parseFuncName,$elementName,4);
return $this->handleStatement($stack,$coder,3,2);
}
// statement }}}
// term {{{
function _term_0_term_array($stack,$coder){
$t1= $this->topItem($stack,1);
$valLen = $t1[TokenValueIndex];
//将数据长度放入附加信息
$t2= $this->topItem($stack,2);
return [$t2[TokenValueIndex],[$valLen]];
}
function _term_0_iden($stack,$coder){
$t1= $this->topItem($stack,1);
//未指定数据长度时将长度值设为0
$valLen = '0';
$t2= $this->topItem($stack,2);
return [$t1[TokenValueIndex],[$valLen]];
}
// term }}}
// array {{{
function _array_0_lb_num_rb($stack,$coder){
return $this->pass($stack,2);
}
// array }}}
} // end of class下面是对基本数据类型，整数，字符串的解析函数（备注，用于实验，还没有覆盖全部的基本数据类型)
<?php
//用于解析基本数据类型的内置函数
namespace Ados;
//解析一个字节,得到无符号整数值
function parseByte($context,$size = 0){
$pos=$context['pos'];
$data = substr($context['data'], $pos);
if(strlen($data)>0){
$raw = substr($data, 0,1);
$value = unpack("C1",$raw)[1];
return ['value'=>$value,'size'=>1,'error'=>0,'msg'=>'ok'];
}else{
return ['value'=>False,'size'=>0,'error'=>1,'msg'=>'not enough for parseByte'];
}
}
//解析一个有符号整数
function parseInt($context,$size = 4){
if(!($size == 2 or $size == 4 or $size == 8 )){
return ['value'=>False,'size'=>0,'error'=>2,'msg'=>'not a valid size'];
}
if($size == 2) $format = "s1";
if($size == 4) $format = "l1";
if($size == 8) $format = "q1";
$pos=$context['pos'];
$data = substr($context['data'], $pos);
if(strlen($data)>=$size){
$raw = substr($data, 0,$size);
$value = unpack($format,$raw)[1];
return ['value'=>$value,'size'=>$size,'error'=>0,'msg'=>'ok'];
}else{
return ['value'=>False,'size'=>0,'error'=>1,'msg'=>'no data for parseInt'];
}
}
//解析一个大端无符号整数
function parseBUInt($context,$size = 4){
if(!($size == 2 or $size == 4 or $size == 8 )){
return ['value'=>False,'size'=>0,'error'=>2,'msg'=>'not a valid size'];
}
if($size == 2) $format = "n1";
if($size == 4) $format = "N1";
if($size == 8) $format = "J1";
$pos=$context['pos'];
$data = substr($context['data'], $pos);
if(strlen($data)>=$size){
$raw = substr($data, 0,$size);
$value = unpack($format,$raw)[1];
return ['value'=>$value,'size'=>$size,'error'=>0,'msg'=>'ok'];
}else{
return ['value'=>False,'size'=>0,'error'=>1,'msg'=>'no data for parseBUInt'];
}
}
//解析一个小端无符号整数
function parseLUInt($context,$size = 4){
if(!($size == 2 or $size == 4 or $size == 8 )){
return ['value'=>False,'size'=>0,'error'=>2,'msg'=>'not a valid size'];
}
if($size == 2) $format = "v1";
if($size == 4) $format = "NL";
if($size == 8) $format = "P1";
$pos=$context['pos'];
$data = substr($context['data'], $pos);
if(strlen($data)>=$size){
$raw = substr($data, 0,$size);
$value = unpack($format,$raw)[1];
return ['value'=>$value,'size'=>$size,'error'=>0,'msg'=>'ok'];
}else{
return ['value'=>False,'size'=>0,'error'=>1,'msg'=>'no data for parseLUInt'];
}
}
//解析一个null结束的字符串
function parseString($context,$size=0){
$pos=$context['pos'];
$data = substr($context['data'], $pos);
$p=0;
$raw = substr($data, $p,1);
$byte = unpack("C1",$raw)[1];
$result ='';
while($byte){
$result.=$raw;
$p++;
if($p>=strlen($data)){
return ['value'=>False,'size'=>0,'error'=>1,'msg'=>'not find null end for parseString'];
}
$raw = substr($data, $p,1);
$byte = unpack("C1",$raw)[1];
}
return ['value'=>$result,'size'=>$p,'error'=>0,'msg'=>'ok'];
}
//解析一个定长字符串
function parseFixStr($context,$size=0){
$pos=$context['pos'];
$data = substr($context['data'], $pos);
//var_dump($data);
if(strlen($data)>=$size){
$result ='';
for($i=0;$i<$size;$i++){
$raw = substr($data, $i,1);
$value = unpack("a1",$raw)[1];
$result.=$value;
}
return ['value'=>$result,'size'=>$size,'error'=>0,'msg'=>'ok'];
}
return ['value'=>False,'size'=>0,'error'=>1,'msg'=>'not enough for parseFixedString'];
}下面是用于模板替换的工作函数
<?php
//用于进行模板替换的工作函数
namespace Ados;
defined('__STRUCT_PARSE_TEMP__') or define('__STRUCT_PARSE_TEMP__', './');
define('_blockParsTempFile_',__STRUCT_PARSE_TEMP__.'parseFunc.template.php');
//取出两个记号串之间的内容
function strBetweenToke($src,$toke1,$toke2){
$p1 = strpos($src,$toke1);
$p2 = strpos($src,$toke2);
return substr($src,$p1+strlen($toke1),$p2-$p1-strlen($toke1));
}
//取得块分析函数的header
function blockHeaderStr(){
$src = file_get_contents(_blockParsTempFile_);
return strBetweenToke($src,'/*blockHeader{{*/','/*blockHeader}}*/');
}
//取得块分析函数的body
function blockBodyStr(){
$src = file_get_contents(_blockParsTempFile_);
return strBetweenToke($src,'/*blockBody{{*/','/*blockBody}}*/');
}
//取得块分析函数的tail
function blockTailStr(){
$src = file_get_contents(_blockParsTempFile_);
return strBetweenToke($src,'/*blockTail{{*/','/*blockTail}}*/');
}
define('_blockHeaderStr_',blockHeaderStr());
define('_blockBodyStr_',blockBodyStr());
define('_blockTailStr_',blockTailStr());
function makeBlockHeader($blockName){
return str_replace('parseBlock_Temp', 'parse'.$blockName, _blockHeaderStr_);
}
function makeblockBody($parseFuncName,$filedName='',$filedSize=0){
$tmp = str_replace('parseByte', $parseFuncName, _blockBodyStr_);
$tmp = str_replace('$filedName', $filedName, $tmp);
$tmp = str_replace('$filedSize', $filedSize, $tmp);
return $tmp;
}
function makeblockTail(){
return _blockTailStr_ ;
}
/*
echo blockHeaderStr();
echo blockBodyStr();
echo blockTailStr();
echo makeBlockHeader('Test1');
echo makeblockBody('parseInt');
echo makeblockBody('parseStr');
echo makeblockTail();
*/有了这些准备工作后，就可以实现一个语法制导的编码器，用于生成最终的解析函数。
下而就是一个简单的编码器，在对结构体定义进行语法分析时，生成可用于解析二进制数据的脚本代码
<?php
/*!
* structwkr编码器，
*
* 45022300@qq.com
* Version 0.9.0
*
* Copyright 2019, Zhu Hui
* Released under the MIT license
*/
namespace Ados;
require_once __SCRIPTCORE__.'coder/base_coder.php';
require_once __STRUCT_PARSE_TEMP__.'templateReplaceFuncs.php';
class StructwkrCoder extends BaseCoder{
public function __construct($engine)
{
if($engine){
$this->engine = $engine;
}else{
exit('the engine is not valid in StructwkrCoder construct.');
}
}
//编译得到的最终结果
public function codeLines(){
if(count($this->codeLines)<1){
return '';
}
$script='';
for ($i=0;$i< count($this->codeLines);$i+=1) {
$script.=$this->codeLines[$i];
}
return $script;
}
//输出编译后的结果
public function printCodeLines(){
echo $this->codeLines();
}
//添加一个块解析函数头
public function pushBlockHeader($structName){
$structName=ucfirst($structName);
$content = makeBlockHeader($structName);
array_push($this->codeLines, $content);
$lineIndex=$this->lineIndex;
$this->lineIndex+=1;
return $lineIndex;
}
//添加一个块解析函数体
public function pushBlockBody($parseFuncName,$filedName='',$filedSize=0){
$content = makeblockBody($parseFuncName,$filedName,$filedSize);
array_push($this->codeLines, $content);
$lineIndex=$this->lineIndex;
$this->lineIndex+=1;
return $lineIndex;
}
//添加一个块解析函数尾
public function pushBlockTail(){
$content = makeblockTail();
array_push($this->codeLines, $content);
$lineIndex=$this->lineIndex;
$this->lineIndex+=1;
return $lineIndex;
}
}自动生成的用于解析的脚本文件
对c语言的结构体进行编译，最终得到可以用于解析二进制数据的一系列函数，比如上述结构体定义文件中定义了两个结构体
struct student
{
char name[2];
int num;
int age;
char addr[3];
};
struct teacher
{
char name[2];
int num;
char addr[3];
};那么就会生成与这两个结构体对应的解析函数parseStudent与parseTeacher。
下面就是自动生成的测试脚本
False,'size'=>0,'error'=>$expRes['error'],'msg'=>$expRes['msg']];
}
$expRes = parseInt($context,4);
if($expRes['error']==0){
$filed = 'num';
if($filed){
$valueArray[$filed]=$expRes['value'];
}else{
$valueArray[]=$expRes['value'];
}
$context['pos']+=$expRes['size'];
$totalSize+= $expRes['size'];
}else{
return ['value'=>False,'size'=>0,'error'=>$expRes['error'],'msg'=>$expRes['msg']];
}
$expRes = parseInt($context,4);
if($expRes['error']==0){
$filed = 'age';
if($filed){
$valueArray[$filed]=$expRes['value'];
}else{
$valueArray[]=$expRes['value'];
}
$context['pos']+=$expRes['size'];
$totalSize+= $expRes['size'];
}else{
return ['value'=>False,'size'=>0,'error'=>$expRes['error'],'msg'=>$expRes['msg']];
}
$expRes = parseFixStr($context,3);
if($expRes['error']==0){
$filed = 'addr';
if($filed){
$valueArray[$filed]=$expRes['value'];
}else{
$valueArray[]=$expRes['value'];
}
$context['pos']+=$expRes['size'];
$totalSize+= $expRes['size'];
}else{
return ['value'=>False,'size'=>0,'error'=>$expRes['error'],'msg'=>$expRes['msg']];
}
return ['value'=>$valueArray,'size'=>$totalSize,'error'=>0,'msg'=>'ok'];
}
function parseTeacher($context,$size=0){
$valueArray=[];
$totalSize = 0;
$expRes = parseFixStr($context,2);
if($expRes['error']==0){
$filed = 'name';
if($filed){
$valueArray[$filed]=$expRes['value'];
}else{
$valueArray[]=$expRes['value'];
}
$context['pos']+=$expRes['size'];
$totalSize+= $expRes['size'];
}else{
return ['value'=>False,'size'=>0,'error'=>$expRes['error'],'msg'=>$expRes['msg']];
}
$expRes = parseInt($context,4);
if($expRes['error']==0){
$filed = 'num';
if($filed){
$valueArray[$filed]=$expRes['value'];
}else{
$valueArray[]=$expRes['value'];
}
$context['pos']+=$expRes['size'];
$totalSize+= $expRes['size'];
}else{
return ['value'=>False,'size'=>0,'error'=>$expRes['error'],'msg'=>$expRes['msg']];
}
$expRes = parseFixStr($context,3);
if($expRes['error']==0){
$filed = 'addr';
if($filed){
$valueArray[$filed]=$expRes['value'];
}else{
$valueArray[]=$expRes['value'];
}
$context['pos']+=$expRes['size'];
$totalSize+= $expRes['size'];
}else{
return ['value'=>False,'size'=>0,'error'=>$expRes['error'],'msg'=>$expRes['msg']];
}
return ['value'=>$valueArray,'size'=>$totalSize,'error'=>0,'msg'=>'ok'];
}运行此测试脚本，得到结果如下：
Array
(
[value] => Array
(
[name] => AB
[num] => 1
[age] => 2
[addr] => ABC
)
[size] => 13
[error] => 0
[msg] => ok
)
Array
(
[value] => Array
(
[name] => AB
[num] => 1
[addr] => ABC
)
[size] => 9
[error] => 0
[msg] => ok
)OK ! 第一步的任务已经完成，接下来考虑实现一个带有条件判断的结构体的解析工作。
更多相关问题请访问PHP中文网：https://www.php.cn/
Atas ialah kandungan terperinci php 实现类似于pyhon中的Construct库的功能（一） 基本设计思路. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!
Perbezaan antara mpvue dan vue
Proses khusus untuk menyambung ke wifi dalam sistem win7
Apakah platform e-dagang?
Apa yang salah dengan suis udara tersandung?
Pengenalan kepada penggunaan rowid dalam oracle
Di mana untuk menonton tayangan ulang Douyin secara langsung
psp3000 retak
Bagaimana untuk memadam sepenuhnya mongodb jika pemasangan gagal
![[Web front-end] Permulaan pantas Node.js](https://img.php.cn/upload/course/000/000/067/662b5d34ba7c0227.png)
