パッキングとアンパッキング：Rubyでバイナリデータを読み取るためのガイド

この記事では、Rubyのパックとアンパックの方法について学習します！

しかし、なぜこれらのメソッドが必要なのですか？

テキストの操作は、バイナリデータの操作よりもはるかに簡単です 。

テキストを使用すると、次を使用できます：

• 正規表現
• scanなどのメソッド ＆match
• gsub

ただし、バイナリデータを操作する場合は、追加の作業が必要になります。そこで、Array＃packメソッドとString＃unpackメソッドが役立ちます。

いくつかの例を示しましょう。単純な文字列から始めて、さらに興味深いものに移ります。

文字列からASCII値へ

これにより、文字列内のすべての文字が10進値に変換されます：

str = "AABBCC"
str.unpack("c*")

# [65, 65, 66, 66, 67, 67]

"c*"に注意してください unpackの引数 。

これは、unpackに通知する「フォーマット文字列」です。 データをどうするか。この場合、c つまり、1文字を取り、それを整数値に変換します（String＃ordメソッドもこれを行います）。

アスタリスク* 「すべての入力データに対してこの形式を繰り返す」とだけ言ってください。

16進数を文字列に変換

H packで使用 メソッドは、16進数から文字列への変換を提供します。

例 ：

["414243"].pack("H*")
# "ABC"

"ABC".unpack("H*")
# ["414243"]

16進数を整数に変換する方法

このフォーマット文字列は4バイトのデータを取り、整数を返します。注意すべき点の1つは、これらのバイトが「リトルエンディアン」形式であるということです。

例 ：

"\xff\x00\x00\x00".unpack("l").first
# 255

"\x90\xC0\xDD\x08".unpack("l").first
# 148750480

firstを使用しました unpackのためここに 配列を返します。

Unpackメソッドを使用したバイナリファイルの解析

EXE、PNG、GZIPなどのバイナリファイルをどのように読み取りますか？

これらのファイルをプレーンテキストのように読むと、ランダムなデータのように見えるものが表示されます…

ランダムなものではありません。

文書化された構造があります これらのファイル形式の多くとunpack メソッドは、そのデータを読み取り、それを有用なものに変換するために使用できるものです。

ここに例があります ：

binary_data     = "\x05\x00\x68\x65\x6c\x6c\x6f"
length, message = binary_data.unpack("Sa*")

# [5, "hello"]

この例では、バイナリデータ（16進数で表され、1と0よりもはるかにコンパクトです）には、次の文字列の長さを含む2バイト（16ビット）の長さフィールドがあります。次に、文字列自体があります。

バイナリファイルとバイナリネットワークプロトコルに「長さ」フィールドがあることは非常に一般的です。

これはパーサーに正確に何バイトを読み取る必要があるかを通知します 。

はい。

この例では、長さとデータの両方を1つのステップで読み取ることがわかっています。これは、物事を単純にするためです。

BinDataGemの使用方法

バイナリ構造の解析を支援するために特別に構築されたbindatagemもあります。

ここに例があります ：

class BinaryString < BinData::Record
  endian :little
  uint16 :len
  string :name, :read_length => :len
end

read_lengthに注意してください パラメータ。これにより、bindataにフィールドからの長さを計算するように指示されるため、多くの作業を節約できます🙂

したがって、任意のバイナリ形式のパーサーを作成する場合は、次の手順を実行します。

1. この形式の仕様を見つけます（公開されていない場合は、リバースエンジニアリングする必要があります。これはそれ自体がトピック全体です）
2. ファイルのすべてのセクションに`bindata`クラスを記述します（通常、最初にメタデータを含むヘッダーセクションがあり、次に複数のデータセクションがあります）
3. データを読み取り、必要に応じて処理します（たとえば、PNGでは画像の色を変更できます）
4. 利益！

bindataの完全な例を見たい場合 実際には、githubで私のPNGパーサーを見てください。

Base64エンコーディング

「Base64」と呼ばれるこのタイプのエンコーディングがあります。以前にURLで見たことがあるかもしれません。

このように見えます ：

U2VuZCByZWluZm9yY2VtZW50cw==

最後のdoubleequalsは通常、Base64を扱っていることを示す兆候です。 、ただし、一部の入力では等号が表示されない場合があります（パディングとして使用されます）。

それで、なぜ私があなたにこれを言っているのか…

単独で知っておくと便利なことであることに加えて？

文字列をBase64に変換できることがわかりました packを使用する メソッド。

ここに表示されているように ：

def encode64(bin)
  [bin].pack("m")
end

encode64 "abcd"

# "YWJjZA==\n"

実際、これはBase64で使用されている正確な方法です。 標準ライブラリのモジュール。

概要

この投稿では、packについて学びました ＆unpack バイナリデータの操作に役立つメソッド。これを使用して、バイナリファイルの解析、文字列のASCII値への変換、およびBase64エンコーディングを行うことができます。

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