聊聊Python 3 的字符串：str 和 bytes 的区别

AWang 发布于2019-07-31 10:19 / 1927人阅读

摘要：的字符串有两种和，的字符串也有两种和。不同字符的不同表现，让的和显得扑朔迷离。在中，严格区分了和，不同类型之间操作就会抛出的异常。和之间的转换一图胜千言和的相互转换指的是具体的编码规则的名称，对于中文来说，它可以是这些值等等。

Python2的字符串有两种：str 和 unicode，Python3的字符串也有两种：str 和 bytes。Python2 的 str 相当于 Python3 的bytes，而unicode相当于Python3的str。

Python2里面的str和unicode是可以混用的，在都是英文字母的时候str和unicode没有区别。而Python3 严格区分文本（str）和二进制数据（bytes），文本总是unicode，用str类型，二进制数据则用bytes类型表示，这样严格的限制也让我们对如何使用它们有了清晰的认识，这是很棒的。

Python2 和 Python3 的区别

通过以下代码我们认识以下Python2和Python3的字符串混用情况：

Python2中：

In [1]: "a" == u"a"
Out[1]: True

In [2]: "a" in u"a"
Out[2]: True

In [3]: "编程" == u"编程"
/usr/local/bin/ipython:1: UnicodeWarning: Unicode equal comparison failed to convert both arguments to Unicode - interpreting them as being unequal
#!/usr/bin/python
Out[3]: False

In [4]: "编程" in u"编程"
---------------------------------------------------------------------------
UnicodeDecodeError Traceback (most recent call last)
 in ()
----> 1 "编程" in u"编程"

UnicodeDecodeError: "ascii" codec can"t decode byte 0xe7 in position 0: ordinal not in range(128)

Python3中：

In [1]: "a" == b"a"
Out[1]: False

In [2]: "a" in b"a"
---------------------------------------------------------------------------
TypeError Traceback (most recent call last)
 in ()
----> 1 "a" in b"a"

TypeError: a bytes-like object is required, not "str"

以上代码可以看到，Python2中str和unicode的在都是ascii码时混用没区别，因为unicode的ascii区域的值跟str的ascii是一样的；而对应非ascii区域（比如中文），二者又不一样了，可以看到Python2抛出了UnicodeDecodeError的异常，相信这也是很多人处理文本时遇到过的错误；‘编程’在str类型时长度是6，而在unicode时是2。不同字符的不同表现，让Python2的str和unicode显得扑朔迷离。

在Python3中，严格区分了str和bytes，不同类型之间操作就会抛出TypeError的异常。

上面用示例阐述了Python2和Python3中字符串的不同，下面主要讲Python3中的字符串。

str和bytes之间的转换

一图胜千言：

str和bytes的相互转换

str.encode(‘encoding’) -> bytes

bytes.decode(‘encoding’) -> str

encoding 指的是具体的编码规则的名称，对于中文来说，它可以是这些值： ‘utf-8’, ‘gb2312’, ‘gbk’, ‘big5’ 等等。

不知道你有没有注意到上图中str矩形要比bytes矩形短，表示同样的内容，str的长度要小于或等于bytes的长度，你可以考虑一下原因（参考Unicode、UTF-8的编码规则）

下面看看具体代码理解一下str和bytes的相互转换：

In [16]: a = "T恤"

In [17]: a
Out[17]: "T恤"

In [18]: len(a)
Out[18]: 2

In [19]: b = a.encode("utf8")

In [20]: b
Out[20]: b"Txe6x81xa4"

In [21]: a == b
Out[21]: False

In [22]: c = a.encode("gbk")

In [23]: c
Out[23]: b"Txd0xf4"

In [24]: b == c
Out[24]: False

In [25]: a == c
Out[25]: False

上面str和bytes之间的转换是针对文本内容的，要是其它二进制内容（比如，图片）时，bytes就不能decode成str了，看以下代码的异常：

In [29]: img = open("str-bytes.jpg", "rb").read()

In [30]: type(img)
Out[30]: bytes

In [31]: img.decode("utf8")
---------------------------------------------------------------------------
UnicodeDecodeError Traceback (most recent call last)
 in ()
----> 1 img.decode("utf8")

UnicodeDecodeError: "utf-8" codec can"t decode byte 0xff in position 0: invalid start byte

因为图片中的二进制数据不符合文本数据的UTF-8编码规则。

上面获得图片数据时，我们用到了open()来读取文件，文件存储的无非是文本和二进制这两种格式，读写文件时也有分清楚编码：

In [32]: open("z.txt", "w").write("T恤")
Out[32]: 2

In [33]: open("z.txt", "w").write(img)
---------------------------------------------------------------------------
TypeError Traceback (most recent call last)
 in ()
----> 1 open("z.txt", "w").write(img)

TypeError: write() argument must be str, not bytes

In [34]: open("z.txt", "wb").write(img)
Out[34]: 12147

读写二进制数据（如图片）时，要加’rb’参数，b代码binary（二进制）

读写文本数据时，一般加’b’,open()会自动转换bytes到str。

总结一下

Python3里面的str是在内存中对文本数据进行使用的，bytes是对二进制数据使用的。

str可以encode为bytes，但是bytes不一定可以decode为str。实际上bytes.decode(‘latin1’)可以称为str，也就是说decode使用的编码决定了decode()的成败，同样的，UTF-8编码的bytes字符串用GBK去decode()也会出错。

bytes一般来自网络读取的数据、从二进制文件（图片等）读取的数据、以二进制模式读取的文本文件(.txt, .html, .py, .cpp等)

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