如何读取和写入字节数组的位

Question

我有一个 unsigned char 缓冲区，我想知道如何向这个字节缓冲区写入和读取有符号和无符号位。

在 Source Engine 中有一个名为 bf_write 的类，其中两个主要方法（由WriteString，WriteChar，WriteLong等使用）使用两个名为 WriteUBitLong 和 WriteSBitLong 。

提前致谢

Answer 1

如果位数是编译时常量：

#include <bitset>
...
std::bitset<100> b;
b[2]=true;

如果不是，请使用 Boost.dynamic_bitset

或者，如果你是绝望的，std :: vector，这确实是一个打包的位向量：

#include <vector>
...
std::vector<bool> b(100);
b[2]=true;

您似乎想要使用需要以字节数组形式打包的位向量的库。如果不确切知道它的位置是什么，我只能注意到：

1）以上所有内容可能至少使用32位整数，其中最少有位 - <！> gt;大多数或大多数 - <！> gt;最不重要

2）在小端（Intel / AMD）CPU上，这意味着由一个int数组的字节占用的内存可能与int内的位排序不一致。如果它是<！>，则bit 0是int 0的lsb，... bit 32是int 1的lsb，... <！> quot;然后在小端以及<！>匹配相同;位0是char 0的lsb，...位32是char 4的lsb ... <！>“;在这种情况下你可以只投一个指向int数组的指针指向char数组的指针

3）假设您的位集/向量中的本机字节顺序不是库所需的，那么您必须创建自己的具有所需布局的自定义，或者将副本转录到其布局中。

a）如果一个字节内的位顺序不同，那么给出具有反转位的字节的256条目查找表将是有效的。你可以用一个小例程生成表格。

b）从小<！> lt; - <！> gt; big endian：

中反转字节

inline void endian_swap(unsigned short& x)
{
    x = (x>>8) | 
        (x<<8);
}

inline void endian_swap(unsigned int& x)
{
    x = (x>>24) | 
        ((x<<8) & 0x00FF0000) |
        ((x>>8) & 0x0000FF00) |
        (x<<24);
}    

inline void endian_swap(unsigned long long& x)
{
    x = (x>>56) | 
        ((x<<40) & 0x00FF000000000000) |
        ((x<<24) & 0x0000FF0000000000) |
        ((x<<8)  & 0x000000FF00000000) |
        ((x>>8)  & 0x00000000FF000000) |
        ((x>>24) & 0x0000000000FF0000) |
        ((x>>40) & 0x000000000000FF00) |
        (x<<56);
}

要获取/设置字中的特定位，在字0的最低有效位中使用位＃0：

typedef unsigned char block_t;
const unsigned block_bits=8;

inline void set_bit(block_t *d,unsigned i) {
  unsigned b=i/block_bits;
  unsigned bit=i-(block_bits*b); // same as i%b
  block_t &bl=d[b];
  bl|=(1<<bit); // or bit with 1 (others anded w/ 0)
}

inline void clear_bit(block_t *d,unsigned i) {
  unsigned b=i/block_bits;
  unsigned bit=i-(block_bits*b); // same as i%b
  block_t &bl=d[b];
  bl&=(~(1<<bit)); // and bit with 0 (other bits anded w/ 1)
}

inline void modify_bit(block_t *d,unsigned i,bool val) {
  if (val) set_bit(d,i) else clear_bit(d,i);
}

inline bool get_bit(block_t const* d,unsigned i) {
  unsigned b=i/block_bits;
  unsigned bit=i-(block_bits*b); // same as i%b
  return d[b]&(1<<bit);
}

显然，如果位组织规则不同，则必须更改上述内容。

尽可能使用尽可能广泛的CPU进程，因为block_t是最好的（不要忘记更改block_bits），除非使用您正在使用的库时字节顺序无效。

Answer 2

我认为一些宏就足够了：

#define set_bit0(buf, i) ((buf)[(i)/8]&=~(1u<<(i)%8))
#define set_bit1(buf, i) ((buf)[(i)/8]|=1<<(i)%8)
#define get_bit(buf, i) ((buf)[(i)/8]>>(i)%8&1)

此外，交换字节顺序可以更快的方式完成。例如，对于64位整数v，以下操作交换其字节顺序：

v = ((v & 0x00000000FFFFFFFFLLU) << 32) | (v >> 32);
v = ((v & 0x0000FFFF0000FFFFLLU) << 16) | ((v & 0xFFFF0000FFFF0000LLU) >> 16);
v = ((v & 0x00FF00FF00FF00FFLLU) << 8) | ((v & 0xFF00FF00FF00FF00LLU) >> 8);