Python 的內置函數 bytearray 用於創建一個可變的字節數組對象，它是 Python 中處理二進制數據的重要工具之一。bytearray 對象與 bytes 類似，但具有可變的特性，允許就地修改其中的字節數據。

基本語法

bytearray([source[, encoding[, errors]]])

參數説明

1. source（可選）：

   • 如果未提供參數，將創建大小為 0 的空 bytearray

   • 可以是以下幾種類型：

     • 整數：創建指定長度的 bytearray，並用 null 字節填充
     • 可迭代對象：包含 0-255 範圍內整數的序列
     • 實現了緩衝區協議的對象（如 bytes）：將複製其內容
     • 字符串：必須同時指定 encoding 參數

2. encoding（可選）：

   • 當 source 是字符串時，指定編碼方式（如 'utf-8'）

3. errors（可選）：

   • 指定編碼錯誤處理方案

特性與行為

• 返回的 bytearray 對象是可變的，支持索引賦值和切片操作
• 元素是 0-255 範圍內的整數，表示單個字節
• 支持大多數 bytes 類型的操作和方法

示例用法

1. 創建空 bytearray：

   b = bytearray()
   print(b)  # 輸出：bytearray(b'')

2. 指定長度創建：

   b = bytearray(5)
   print(b)  # 輸出：bytearray(b'\x00\x00\x00\x00\x00')

3. 從字節序列創建：

   b = bytearray([65, 66, 67])
   print(b)  # 輸出：bytearray(b'ABC')

4. 從字符串創建（需指定編碼）：

   b = bytearray('hello', 'utf-8')
   print(b)  # 輸出：bytearray(b'hello')

5. 修改內容：

   b = bytearray(b'hello')
   b[0] = 72  # 修改第一個字節
   print(b)  # 輸出：bytearray(b'Hello')

常用方法

• append(x)：添加一個字節
• extend(iterable)：擴展字節序列
• insert(index, x)：在指定位置插入字節
• pop([index])：移除並返回指定位置的字節
• remove(x)：移除第一個出現的指定字節
• decode(encoding='utf-8', errors='strict')：解碼為字符串

應用場景

• 需要頻繁修改的二進制數據處理
• 網絡協議實現中處理可變長度的數據包
• 加密算法中需要逐步構建的字節序列
• 二進制文件編輯工具

注意事項

• 修改操作可能會引發 ValueError（如果值不在 0-255 範圍內）
• 與 bytes 相比有更高的內存開銷
• 在需要不可變數據時應該使用 bytes 類型

性能考慮

bytearray 比直接操作字符串更適合處理大量二進制數據的修改，因為：

1. 避免了頻繁創建新對象的開銷
2. 針對字節操作進行了優化
3. 可以直接與 C 擴展模塊交互