什么是包装4个字节到3比这更好的方法？

Question

我有0的范围内的值的阵列中的所有井 - 63，并决定我可以每4个字节打包成3，因为该值只需要6个位，并且我可以使用额外的2比特来存储的第一个2位下一个值等。

在我使用的switch声明和nextbit变量（一个状态机类设备）做包装和跟踪起始位具有从来没有这样做。我相信然而，必须有一个更好的办法。

建议/线索请，但并不会毁了我的乐趣; - ）

所有关于大/小端的可移植性问题？

顺便说一句：我已验证这个代码工作，通过再次拆包，并与该输入相比较。而且不，没有家庭作业，只是我给自己定下了一个锻炼。的

/* build with gcc -std=c99 -Wconversion */
#define ASZ 400
typedef unsigned char uc_;
uc_ data[ASZ];
int i;
for (i = 0; i < ASZ; ++i) {
    data[i] = (uc_)(i % 0x40);
}
size_t dl = sizeof(data);
printf("sizeof(data):%z\n",dl);
float fpl = ((float)dl / 4.0f) * 3.0f;
size_t pl = (size_t)(fpl > (float)((int)fpl) ? fpl + 1 : fpl);
printf("length of packed data:%z\n",pl);

for (i = 0; i < dl; ++i)
    printf("%02d  ", data[i]);
printf("\n");

uc_ * packeddata = calloc(pl, sizeof(uc_));
uc_ * byte = packeddata;
uc_ nextbit = 1;
for (int i = 0; i < dl; ++i) {
    uc_ m = (uc_)(data[i] & 0x3f);
    switch(nextbit) {
    case 1:
        /* all 6 bits of m into first 6 bits of byte: */
        *byte = m;
        nextbit = 7;
        break;
    case 3:
        /* all 6 bits of m into last 6 bits of byte: */
        *byte++ = (uc_)(*byte | (m << 2));
        nextbit = 1;
        break;
    case 5:
        /* 1st 4 bits of m into last 4 bits of byte: */
        *byte++ = (uc_)(*byte | ((m & 0x0f) << 4));
        /* 5th and 6th bits of m into 1st and 2nd bits of byte: */
        *byte = (uc_)(*byte | ((m & 0x30) >> 4));
        nextbit = 3;
        break;
    case 7:
        /* 1st 2 bits of m into last 2 bits of byte: */
        *byte++ = (uc_)(*byte | ((m & 0x03) << 6));
        /* next (last) 4 bits of m into 1st 4 bits of byte: */
        *byte = (uc_)((m & 0x3c) >> 2);
        nextbit = 5;
        break;
    }
}

Answer 1

所以，这是有点像 代码高尔夫球 ，是吗？

---

#include <stdlib.h>
#include <string.h>

static void pack2(unsigned char *r, unsigned char *n) {
  unsigned v = n[0] + (n[1] << 6) + (n[2] << 12) + (n[3] << 18);
  *r++ = v;
  *r++ = v >> 8;
  *r++ = v >> 16;
}

unsigned char *apack(const unsigned char *s, int len) {
  unsigned char *s_end = s + len,
                *r, *result = malloc(len/4*3+3),
                lastones[4] = { 0 };
  if (result == NULL)
    return NULL;
  for(r = result; s + 4 <= s_end; s += 4, r += 3)
    pack2(r, s);
  memcpy(lastones, s, s_end - s);
  pack2(r, lastones);
  return result;
}

Answer 2

检查出IETF RFC 4648 关于 '的Base16，Base32和Base64的数据编码'

偏码批评：

size_t dl = sizeof(data);
printf("sizeof(data):%d\n",dl);
float fpl = ((float)dl / 4.0f) * 3.0f;
size_t pl = (size_t)(fpl > (float)((int)fpl) ? fpl + 1 : fpl);
printf("length of packed data:%d\n",pl);

不要使用浮点的东西 - 只使用整数。并使用“％Z”打印“的size_t”价值 - 假设你已经有了一个C99库

size_t pl = ((dl + 3) / 4) * 3;

我觉得你的循环可以用3个字节输入单位处理，直到你有部分单位遗留下来，然后用1或2个字节作为特殊情况处理剩余简化。我注意到，引用的标准说你使用一个或两个“=”标志，垫在年底。

我有一个Base64编码器和解码，做一些的那个。您所描述的Base64的“解码”的一部分 - 其中的Base64编码具有4个字节的数据应该存储在短短3 - 为你的包装代码。中的Base64编码器对应于将需要解包器。

基础-64解码器

注意：base_64_inv是256个值，每个可能的输入字节的值的阵列;它定义为每个编码的字节正确解码值。在Base64编码，这是一个稀疏数组 - 3/4零。类似地，base_64_map是一个值0..63和相应的存储值之间的映射。

enum { DC_PAD = -1, DC_ERR = -2 };

static int decode_b64(int c)
{
    int b64 = base_64_inv[c];

    if (c == base64_pad)
        b64 = DC_PAD;
    else if (b64 == 0 && c != base_64_map[0])
        b64 = DC_ERR;
    return(b64);
}

/* Decode 4 bytes into 3 */
static int decode_quad(const char *b64_data, char *bin_data)
{
    int b0 = decode_b64(b64_data[0]);
    int b1 = decode_b64(b64_data[1]);
    int b2 = decode_b64(b64_data[2]);
    int b3 = decode_b64(b64_data[3]);
    int bytes;

    if (b0 < 0 || b1 < 0 || b2 == DC_ERR || b3 == DC_ERR || (b2 == DC_PAD && b3 != DC_PAD))
        return(B64_ERR_INVALID_ENCODED_DATA);
    if (b2 == DC_PAD && (b1 & 0x0F) != 0)
        /* 3rd byte is '='; 2nd byte must end with 4 zero bits */
        return(B64_ERR_INVALID_TRAILING_BYTE);
    if (b2 >= 0 && b3 == DC_PAD && (b2 & 0x03) != 0)
        /* 4th byte is '='; 3rd byte is not '=' and must end with 2 zero bits */
        return(B64_ERR_INVALID_TRAILING_BYTE);
    bin_data[0] = (b0 << 2) | (b1 >> 4);
    bytes = 1;
    if (b2 >= 0)
    {
        bin_data[1] = ((b1 & 0x0F) << 4) | (b2 >> 2);
        bytes = 2;
    }
    if (b3 >= 0)
    {
        bin_data[2] = ((b2 & 0x03) << 6) | (b3);
        bytes = 3;
    }
    return(bytes);
}

/* Decode input Base-64 string to original data.  Output length returned, or negative error */
int base64_decode(const char *data, size_t datalen, char *buffer, size_t buflen)
{
    size_t outlen = 0;
    if (datalen % 4 != 0)
        return(B64_ERR_INVALID_ENCODED_LENGTH);
    if (BASE64_DECLENGTH(datalen) > buflen)
        return(B64_ERR_OUTPUT_BUFFER_TOO_SMALL);
    while (datalen >= 4)
    {
        int nbytes = decode_quad(data, buffer + outlen);
        if (nbytes < 0)
            return(nbytes);
        outlen += nbytes;
        data += 4;
        datalen -= 4;
    }
    assert(datalen == 0);   /* By virtue of the %4 check earlier */
    return(outlen);
}

基础-64编码器

/* Encode 3 bytes of data into 4 */
static void encode_triplet(const char *triplet, char *quad)
{
    quad[0] = base_64_map[(triplet[0] >> 2) & 0x3F];
    quad[1] = base_64_map[((triplet[0] & 0x03) << 4) | ((triplet[1] >> 4) & 0x0F)];
    quad[2] = base_64_map[((triplet[1] & 0x0F) << 2) | ((triplet[2] >> 6) & 0x03)];
    quad[3] = base_64_map[triplet[2] & 0x3F];
}

/* Encode 2 bytes of data into 4 */
static void encode_doublet(const char *doublet, char *quad, char pad)
{
    quad[0] = base_64_map[(doublet[0] >> 2) & 0x3F];
    quad[1] = base_64_map[((doublet[0] & 0x03) << 4) | ((doublet[1] >> 4) & 0x0F)];
    quad[2] = base_64_map[((doublet[1] & 0x0F) << 2)];
    quad[3] = pad;
}

/* Encode 1 byte of data into 4 */
static void encode_singlet(const char *singlet, char *quad, char pad)
{
    quad[0] = base_64_map[(singlet[0] >> 2) & 0x3F];
    quad[1] = base_64_map[((singlet[0] & 0x03) << 4)];
    quad[2] = pad;
    quad[3] = pad;
}

/* Encode input data as Base-64 string.  Output length returned, or negative error */
static int base64_encode_internal(const char *data, size_t datalen, char *buffer, size_t buflen, char pad)
{
    size_t outlen = BASE64_ENCLENGTH(datalen);
    const char *bin_data = (const void *)data;
    char *b64_data = (void *)buffer;

    if (outlen > buflen)
        return(B64_ERR_OUTPUT_BUFFER_TOO_SMALL);
    while (datalen >= 3)
    {
        encode_triplet(bin_data, b64_data);
        bin_data += 3;
        b64_data += 4;
        datalen -= 3;
    }
    b64_data[0] = '\0';

    if (datalen == 2)
        encode_doublet(bin_data, b64_data, pad);
    else if (datalen == 1)
        encode_singlet(bin_data, b64_data, pad);
    b64_data[4] = '\0';
    return((b64_data - buffer) + strlen(b64_data));
}

我通过不必处理与使用变体字母为Base64编码，并且也是产品复杂生命管理不垫数据 - 因此“垫”参数（其可以是关于“空填充”或“=零'的标准填充。在‘base_64_map’数组包含在范围0..63使用6位值字母表。

Answer 3

另一种更简单的方式做到这一点是使用位字段。一种C struct语法鲜为人知的角落的是大场。比方说，你有以下结构：

struct packed_bytes {
    byte chunk1 : 6;
    byte chunk2 : 6;
    byte chunk3 : 6;
    byte chunk4 : 6;
};

此声明chunk1，chunk2，chunk3和chunk4有类型byte但只占用6个比特中的结构。其结果是，sizeof(struct packed_bytes) == 3。现在，所有你需要的是一个小功能，把你的阵列，它转储到像这样的结构：

void
dump_to_struct(byte *in, struct packed_bytes *out, int count)
{
    int i, j;
    for (i = 0; i < (count / 4); ++i) {
        out[i].chunk1 = in[i * 4];
        out[i].chunk2 = in[i * 4 + 1];
        out[i].chunk3 = in[i * 4 + 2];
        out[i].chunk4 = in[i * 4 + 3];
    }
    // Finish up
    switch(struct % 4) {
    case 3:
        out[count / 4].chunk3 = in[(count / 4) * 4 + 2];
    case 2:
        out[count / 4].chunk2 = in[(count / 4) * 4 + 1];
    case 1:
        out[count / 4].chunk1 = in[(count / 4) * 4];
    }
}

有你去，你现在有struct packed_bytes的阵列，可以通过使用上述结构容易地读取。

Answer 4

代替使用的statemachine可以简单地使用为多少位在当前字节，从中可以推导出直接换档偏移和你是否溢出到下一个字节已经被使用的计数器的。 关于所述字节序：只要使用仅单个的数据类型（即不重新解释指针类型不同大小的（例如int* a =...;short* b=(short*) a;）你不应该得到与在大多数情况下字节序问题

Answer 5

拍摄的DigitalRoss的代码紧凑，灰熊的建议，和我自己的代码元素，我终于写我自己的答案。虽然DigitalRoss提供一个可用的工作答案，我对它的使用没有理解，就不会提供同样的满意作为学习的东西。为此，我已选择立足于我的原代码我的答案。

我也选择忽略建议乔纳森莱弗勒给出，以避免使用浮点运算用于打包数据长度的计算。两个给定的推荐方法 - 相同DigitalRoss也使用，增加了由多达三个字节打包数据的长度。授予这是不多，但也通过使用浮点运算的可以避免的。

下面是代码，批评欢迎：

/* built with gcc -std=c99 */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

unsigned char *
pack(const unsigned char * data, size_t len, size_t * packedlen)
{
    float fpl = ((float)len / 4.0f) * 3.0f;
    *packedlen = (size_t)(fpl > (float)((int)fpl) ? fpl + 1 : fpl);
    unsigned char * packed = malloc(*packedlen);
    if (!packed)
        return 0;
    const unsigned char * in = data;
    const unsigned char * in_end = in + len;
    unsigned char * out;
    for (out = packed; in + 4 <= in_end; in += 4) {
        *out++ = in[0] | ((in[1] & 0x03) << 6);
        *out++ = ((in[1] & 0x3c) >> 2) | ((in[2] & 0x0f) << 4);
        *out++ = ((in[2] & 0x30) >> 4) | (in[3] << 2);
    }
    size_t lastlen = in_end - in;
    if (lastlen > 0) {
        *out = in[0];
        if (lastlen > 1) {
            *out++ |= ((in[1] & 0x03) << 6);
            *out = ((in[1] & 0x3c) >> 2);
            if (lastlen > 2) {
                *out++ |= ((in[2] & 0x0f) << 4);
                *out = ((in[2] & 0x30) >> 4);
                if (lastlen > 3)
                    *out |= (in[3] << 2);
            }
        }
    }
    return packed;
}

int main()
{
    size_t i;
    unsigned char data[] = {
        12, 15, 40, 18,
        26, 32, 50, 3,
        7,  19, 46, 10,
        25, 37, 2,  39,
        60, 59, 0,  17,
        9,  29, 13, 54,
        5,  6,  47, 32
    };
    size_t datalen = sizeof(data);
    printf("unpacked datalen: %td\nunpacked data\n", datalen);
    for (i = 0; i < datalen; ++i)
        printf("%02d  ", data[i]);
    printf("\n");
    size_t packedlen;
    unsigned char * packed = pack(data, sizeof(data), &packedlen);
    if (!packed) {
        fprintf(stderr, "Packing failed!\n");
        return EXIT_FAILURE;
    }
    printf("packedlen: %td\npacked data\n", packedlen);
    for (i = 0; i < packedlen; ++i)
        printf("0x%02x ", packed[i]);
    printf("\n");
    free(packed);
    return EXIT_SUCCESS;
}