結合unpack() 與pack() 實現自定義數據結構解析

在PHP中，處理二進制數據時， pack()和unpack()函數是兩個非常實用的工具。它們可以將數據按照特定的格式轉換為二進製字符串，或者將二進製字符串解析成結構化的數據。這對於實現自定義數據結構的序列化和反序列化，或者與底層協議、文件格式交互非常關鍵。

本文將詳細講解如何結合pack()與unpack()函數，實現自定義數據結構的解析與轉換。

1. pack()與unpack()函數基礎介紹

• pack(format, args...) ：根據format格式字符串，將參數args打包成二進製字符串。

• unpack(format, data) ：根據format格式字符串，將二進製字符串data解包成關聯數組。

格式字符串由格式代碼組成，代碼定義了數據類型、長度及字節序等。例如：

• C ：無符號字符（1字節）

• n ：無符號16位大端字節序整數

• V ：無符號32位小端字節序整數

• a ：NUL填充的字符串

• A ：空格填充的字符串

更多格式代碼可參考PHP官方文檔。

2. 定義自定義數據結構示例

假設我們定義一種簡單的數據結構如下：

我們的目標是：

• 將PHP數據結構打包成符合以上格式的二進制數據；

• 解析該二進制數據，提取出type、length和payload字段。

3. 使用pack()打包數據

<?php
function packData(int $type, string $payload): string {
    $length = strlen($payload);

    // 'C' - 1字節無符號整數
    // 'n' - 2字節無符號大端整數
    // 'a*' - 任意長度字符串，NUL填充（這裡不需要填充）
    return pack('Cn', $type, $length) . $payload;
}

// 測試
$type = 5;
$payload = "Hello, World!";
$binaryData = packData($type, $payload);
echo bin2hex($binaryData);
?>

這裡pack('Cn', $type, $length)先將type和length分別打包，再拼接上原始字符串$payload 。

4. 使用unpack()解析數據

解析時，先取出固定長度部分的type和length ，然後根據length截取剩餘的payload 。

 <?php
function unpackData(string $binaryData): array {
    // 在第一個版本之前3個字節，type(1位元組) + length(2位元組大端)
    $header = unpack('Ctype/nlength', substr($binaryData, 0, 3));

    $type = $header['type'];
    $length = $header['length'];

    // 取出剩餘payload數據
    $payload = substr($binaryData, 3, $length);

    return [
        'type' => $type,
        'length' => $length,
        'payload' => $payload,
    ];
}

// 測試
$data = $binaryData; // 假設來自上面packData的輸出
$result = unpackData($data);
var_dump($result);
?>

5. 完整示例及說明

整合上面兩個函數，實現自定義結構的序列化和反序列化：

 <?php

function packData(int $type, string $payload): string {
    $length = strlen($payload);
    return pack('Cn', $type, $length) . $payload;
}

function unpackData(string $binaryData): array {
    $header = unpack('Ctype/nlength', substr($binaryData, 0, 3));
    $type = $header['type'];
    $length = $header['length'];
    $payload = substr($binaryData, 3, $length);
    return [
        'type' => $type,
        'length' => $length,
        'payload' => $payload,
    ];
}

// 使用示例
$type = 10;
$payload = "PHP pack/unpack 演示";

$packed = packData($type, $payload);
echo "二进制數據（hex）：" . bin2hex($packed) . "\n";

$unpacked = unpackData($packed);
echo "解析結果：\n";
print_r($unpacked);

?>

運行結果：

 二进制數據（hex）：0a0017... （hex編碼的二進制內容）
解析結果：
Array
(
    [type] => 10
    [length] => 23
    [payload] => PHP pack/unpack 演示
)

6. 總結

• pack()與unpack()是處理二進制數據的利器，支持多種數據類型和字節序轉換；

• 自定義數據結構的解析，可以先定義固定頭部格式，再用字符串操作處理變長字段；

• 結合二進制處理，PHP也能輕鬆應對網絡協議、文件格式解析等場景。