Функция bytes в Python: синтаксис и примеры

Функция bytes в Python создает неизменяемую последовательность байтов, то есть целых чисел от 0 до 255. Такие объекты нужны для работы с бинарными файлами, сетью, хешированием и шифрованием. В статье разобраны все способы вызова bytes(), операции с байтами, перевод в строку и шестнадцатеричный вид, а также отличия от bytearray.

Синтаксис функции bytes()

Функция принимает до трех аргументов, и все они необязательные:

bytes(source=b'', encoding='utf-8', errors='strict')

• source - источник данных: строка, целое число, итерируемый объект с числами или объект с буферным интерфейсом;
• encoding - кодировка, обязательна, если source является строкой;
• errors - что делать с символами, которые нельзя закодировать: 'strict', 'ignore', 'replace' и другие.

Результат зависит от типа первого аргумента:

Примеры создания байтов

Ниже основные варианты вызова с результатами. Обратите внимание на префикс b в выводе: так Python показывает объект bytes.

Из строки

Для строки кодировку нужно указать явно, иначе возникнет TypeError: string argument without an encoding. Вызов bytes(s, 'utf-8') равнозначен s.encode('utf-8'), второй вариант встречается в коде чаще.

message = 'Python is good'
print(bytes(message, 'utf-8'))   # b'Python is good'

ru = bytes('Привет', 'utf-8')
print(ru)        # b'\xd0\x9f\xd1\x80\xd0\xb8\xd0\xb2\xd0\xb5\xd1\x82'
print(len(ru))   # 12

Латинские буквы в выводе видны как есть, а кириллица показана шестнадцатеричными кодами, потому что в UTF-8 каждая русская буква занимает два байта. Как выбрать кодировку и что делать с ошибками, подробно описано в статье про кодировку строк.

Из числа и списка

Целое число задает длину объекта, заполненного нулями. Это удобно, когда нужен буфер известного размера. Список или другой итерируемый объект превращается в байты поэлементно.

print(bytes(5))                # b'\x00\x00\x00\x00\x00'
print(bytes([1, 2, 3, 4, 5]))  # b'\x01\x02\x03\x04\x05'
print(bytes(range(65, 70)))    # b'ABCDE'

bytes([256])  # ValueError: bytes must be in range(0, 256)

Байты со значениями печатных символов ASCII Python показывает буквами, остальные в виде \xNN. Внутри это одни и те же числа.

Литерал b''

Короткие байтовые строки удобно записывать литералом с префиксом b: b'GET / HTTP/1.1'. В литерале допустимы только ASCII-символы, остальные значения записывают через escape-последовательности, например b'\xff\x00'.

Операции с объектом bytes

Тип bytes поддерживает большинство операций последовательностей и многие методы строк. Главное отличие от строки: обращение по индексу возвращает число, а срез возвращает новый объект bytes.

data = b'Python'
print(data[0])             # 80 - код буквы P
print(data[:2])            # b'Py'
print(data + b'3')         # b'Python3'
print(b'ab' * 3)           # b'ababab'
print(b'th' in data)       # True
print(list(data))          # [80, 121, 116, 104, 111, 110]
print(data.upper())        # b'PYTHON'
print(b'a,b,c'.split(b',')) # [b'a', b'b', b'c']

Аргументы методов тоже должны быть байтами. Вызов data.split(',') со строкой вызовет TypeError, как и сложение b'a' + 'b'. Объект нельзя изменить: data[0] = 112 выдаст TypeError: 'bytes' object does not support item assignment.

Преобразование в строку, hex и число

Байты часто нужно показать человеку, передать в текстовом виде или собрать из них число. Для этого есть несколько встроенных методов.

raw = bytes('Привет', 'utf-8')
print(raw.decode('utf-8'))           # Привет

print(b'Hello'.hex())                # 48656c6c6f
print(b'Hello'.hex(' '))             # 48 65 6c 6c 6f
print(bytes.fromhex('48 65 6c 6c 6f'))  # b'Hello'

n = 1024
packed = n.to_bytes(2, 'big')
print(packed)                        # b'\x04\x00'
print(int.from_bytes(packed, 'big')) # 1024

Метод decode() превращает байты обратно в текст и требует ту же кодировку, что использовалась при кодировании. Метод hex() выдает шестнадцатеричную строку, а fromhex() выполняет обратное преобразование, пробелы между парами символов допускаются. Пара to_bytes() и from_bytes() переводит целое число в байты и обратно, второй аргумент задает порядок байтов: 'big' или 'little'.

bytes и bytearray: в чем разница

У функции bytes() есть изменяемый аналог bytearray(). Аргументы у них одинаковые, а основная разница в изменяемости.

Частая схема: данные накапливаются в bytearray, а в конце превращаются в bytes, чтобы их нельзя было случайно изменить.

buf = bytearray()
for chunk in (b'ab', b'cd'):
    buf.extend(chunk)
result = bytes(buf)
print(result)  # b'abcd'

Где применяются байты

С объектами bytes вы встретитесь везде, где данные покидают программу или приходят извне:

• чтение и запись файлов в режимах 'rb' и 'wb', подробнее в статье про бинарные файлы;
• сетевые сокеты: методы send() и recv() работают только с байтами;
• хеширование: функции модуля hashlib принимают байты, поэтому строку перед этим кодируют;
• атрибут response.content в библиотеке requests содержит тело ответа в байтах;
• кодирование в Base64 через модуль base64.

import hashlib

password = 'secret'
digest = hashlib.sha256(password.encode('utf-8')).hexdigest()
print(digest[:16])  # 2bb80d537b1da3e3

Полное описание типа и его методов есть в разделе Bytes Objects документации Python.

Частые вопросы

Короткие ответы на вопросы о функции bytes() и байтовых строках.

Почему print() выводит b'...' вместо текста?

Это представление объекта bytes, а не строки. Чтобы получить текст, вызовите decode() с нужной кодировкой: print(data.decode('utf-8')).

Чем bytes(s, 'utf-8') отличается от s.encode()?

Результат одинаковый. encode() короче и по умолчанию использует UTF-8, поэтому в коде его встречают чаще.

Почему data[0] возвращает число, а не b'P'?

Элемент последовательности bytes - целое число от 0 до 255. Чтобы получить объект из одного байта, используйте срез: data[0:1].

Как превратить байты в список чисел?

Передайте объект в list(): list(b'AB') вернет [65, 66].