I campi di Bit in C#
https://stackoverflow.com/questions/14464
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08-06-2019 - |
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Ho una struttura di cui ho bisogno per compilare e scrivere su disco (molti in realtà).
Un esempio è:
byte-6
bit0 - original_or_copy
bit1 - copyright
bit2 - data_alignment_indicator
bit3 - PES_priority
bit4-bit5 - PES_scrambling control.
bit6-bit7 - reserved
In C io potrei fare qualcosa di simile al seguente:
struct PESHeader {
unsigned reserved:2;
unsigned scrambling_control:2;
unsigned priority:1;
unsigned data_alignment_indicator:1;
unsigned copyright:1;
unsigned original_or_copy:1;
};
C'è un modo per farlo in C# che mi avrebbe consentito di accedere alla bit utilizzando la struttura dereferenziazione operatore punto?
Per un paio di strutture, posso solo fare lo spostamento di bit avvolto in una funzione.
Ho un sacco di strutture per la gestione in questo modo, quindi sto cercando qualcosa di più semplice da leggere e più veloce da scrivere.
Soluzione
Probabilmente sarei knock insieme qualcosa con gli attributi, quindi una classe di conversione per la conversione opportunamente attribuito strutture per il campo primitive.Qualcosa di simile...
using System;
namespace BitfieldTest
{
[global::System.AttributeUsage(AttributeTargets.Field, AllowMultiple = false)]
sealed class BitfieldLengthAttribute : Attribute
{
uint length;
public BitfieldLengthAttribute(uint length)
{
this.length = length;
}
public uint Length { get { return length; } }
}
static class PrimitiveConversion
{
public static long ToLong<T>(T t) where T : struct
{
long r = 0;
int offset = 0;
// For every field suitably attributed with a BitfieldLength
foreach (System.Reflection.FieldInfo f in t.GetType().GetFields())
{
object[] attrs = f.GetCustomAttributes(typeof(BitfieldLengthAttribute), false);
if (attrs.Length == 1)
{
uint fieldLength = ((BitfieldLengthAttribute)attrs[0]).Length;
// Calculate a bitmask of the desired length
long mask = 0;
for (int i = 0; i < fieldLength; i++)
mask |= 1 << i;
r |= ((UInt32)f.GetValue(t) & mask) << offset;
offset += (int)fieldLength;
}
}
return r;
}
}
struct PESHeader
{
[BitfieldLength(2)]
public uint reserved;
[BitfieldLength(2)]
public uint scrambling_control;
[BitfieldLength(1)]
public uint priority;
[BitfieldLength(1)]
public uint data_alignment_indicator;
[BitfieldLength(1)]
public uint copyright;
[BitfieldLength(1)]
public uint original_or_copy;
};
public class MainClass
{
public static void Main(string[] args)
{
PESHeader p = new PESHeader();
p.reserved = 3;
p.scrambling_control = 2;
p.data_alignment_indicator = 1;
long l = PrimitiveConversion.ToLong(p);
for (int i = 63; i >= 0; i--)
{
Console.Write( ((l & (1l << i)) > 0) ? "1" : "0");
}
Console.WriteLine();
return;
}
}
}
Che produce il previsto ...000101011.Naturalmente, c'è bisogno di più controllo di errore e una leggermente più sano di battitura, ma il concetto è (credo) il suono, riutilizzabile e permette di battere facilmente mantenuto strutture a dozzine.
adamw
Altri suggerimenti
Utilizzando un enum si può fare questo, ma sarà imbarazzante.
[Flags]
public enum PESHeaderFlags
{
IsCopy = 1, // implied that if not present, then it is an original
IsCopyrighted = 2,
IsDataAligned = 4,
Priority = 8,
ScramblingControlType1 = 0,
ScramblingControlType2 = 16,
ScramblingControlType3 = 32,
ScramblingControlType4 = 16+32,
ScramblingControlFlags = ScramblingControlType1 | ScramblingControlType2 | ... ype4
etc.
}
[StructLayout(LayoutKind.Explicit, Size=1, CharSet=CharSet.Ansi)]
public struct Foo
{ [FieldOffset(0)]public byte original_or_copy;
[FieldOffset(0)]public byte copyright;
[FieldOffset(0)]public byte data_alignment_indicator;
[FieldOffset(0)]public byte PES_priority;
[FieldOffset(0)]public byte PES_scrambling_control;
[FieldOffset(0)]public byte reserved;
}
Questo è davvero l'unione ma si può usare come un campo di bit--devi solo essere consapevole di dove byte bit per ogni campo si suppone di essere.Funzioni di utilità e/o costanti E contro la può aiutare.
const byte _original_or_copy = 1;
const byte _copyright = 2;
//bool ooo = foo.original_or_copy();
static bool original_or_copy(this Foo foo)
{ return (foo.original_or_copy & _original_or_copy) == original_or_copy;
}
C'è anche LayoutKind.Sequenziale che vi permetterà di fare il C modo.
Christophe Lambrechts suggerito BitVector32 fornisce una soluzione.Jitted prestazioni devono essere adeguati, ma non so per certo.Ecco il codice che illustrano questa soluzione:
public struct rcSpan
{
//C# Spec 10.4.5.1: The static field variable initializers of a class correspond to a sequence of assignments that are executed in the textual order in which they appear in the class declaration.
internal static readonly BitVector32.Section sminSection = BitVector32.CreateSection(0x1FFF);
internal static readonly BitVector32.Section smaxSection = BitVector32.CreateSection(0x1FFF, sminSection);
internal static readonly BitVector32.Section areaSection = BitVector32.CreateSection(0x3F, smaxSection);
internal BitVector32 data;
//public uint smin : 13;
public uint smin
{
get { return (uint)data[sminSection]; }
set { data[sminSection] = (int)value; }
}
//public uint smax : 13;
public uint smax
{
get { return (uint)data[smaxSection]; }
set { data[smaxSection] = (int)value; }
}
//public uint area : 6;
public uint area
{
get { return (uint)data[areaSection]; }
set { data[areaSection] = (int)value; }
}
}
Si può fare molto in questo modo.Si può fare ancora di meglio senza l'utilizzo di BitVector32, fornendo fatte a mano accessori per ogni settore:
public struct rcSpan2
{
internal uint data;
//public uint smin : 13;
public uint smin
{
get { return data & 0x1FFF; }
set { data = (data & ~0x1FFFu ) | (value & 0x1FFF); }
}
//public uint smax : 13;
public uint smax
{
get { return (data >> 13) & 0x1FFF; }
set { data = (data & ~(0x1FFFu << 13)) | (value & 0x1FFF) << 13; }
}
//public uint area : 6;
public uint area
{
get { return (data >> 26) & 0x3F; }
set { data = (data & ~(0x3F << 26)) | (value & 0x3F) << 26; }
}
}
Sorprendentemente, questo ultimo, che, a mano soluzione sembra essere la più conveniente, meno contorto, e il più corto.Che ovviamente è solo la mia personale preferenza.
Ancora uno in base al largo di Zbyl risposta.Questo è un po ' più facile cambiare tutto per me - devo solo regolare il sz0,sz1...e anche assicurarsi che la maschera# e loc# sono corrette nel Set/Get blocchi.
Prestazioni saggio, dovrebbe essere la stessa si sia risolto per il 38 MSIL dichiarazioni.(costanti sono risolti a tempo di compilazione)
public struct MyStruct
{
internal uint raw;
const int sz0 = 4, loc0 = 0, mask0 = ((1 << sz0) - 1) << loc0;
const int sz1 = 4, loc1 = loc0 + sz0, mask1 = ((1 << sz1) - 1) << loc1;
const int sz2 = 4, loc2 = loc1 + sz1, mask2 = ((1 << sz2) - 1) << loc2;
const int sz3 = 4, loc3 = loc2 + sz2, mask3 = ((1 << sz3) - 1) << loc3;
public uint Item0
{
get { return (uint)(raw & mask0) >> loc0; }
set { raw = (uint)(raw & ~mask0 | (value << loc0) & mask0); }
}
public uint Item1
{
get { return (uint)(raw & mask1) >> loc1; }
set { raw = (uint)(raw & ~mask1 | (value << loc1) & mask1); }
}
public uint Item2
{
get { return (uint)(raw & mask2) >> loc2; }
set { raw = (uint)(raw & ~mask2 | (value << loc2) & mask2); }
}
public uint Item3
{
get { return (uint)((raw & mask3) >> loc3); }
set { raw = (uint)(raw & ~mask3 | (value << loc3) & mask3); }
}
}
Si potrebbe anche usare il BitVector32 e, soprattutto, il Section struct.L'esempio è molto buona.
Mentre è una classe, utilizzando BitArray sembra che il modo per almeno reinventare la ruota.A meno che non sei davvero premuto per prestazioni, questa è l'opzione più semplice.(Gli indici possono essere indicati con il [] operatore.)
Un Enum con le Bandiere Attributo aiutare forse?Vedi qui:
Un flag enum può lavorare troppo, penso che, se si fanno un byte enum:
[Flags] enum PesHeaders : byte { /* ... */ }
Ho scritto una, quota di esso, può aiutare qualcuno:
[global::System.AttributeUsage(AttributeTargets.Field, AllowMultiple = false)]
public sealed class BitInfoAttribute : Attribute {
byte length;
public BitInfoAttribute(byte length) {
this.length = length;
}
public byte Length { get { return length; } }
}
public abstract class BitField {
public void parse<T>(T[] vals) {
analysis().parse(this, ArrayConverter.convert<T, uint>(vals));
}
public byte[] toArray() {
return ArrayConverter.convert<uint, byte>(analysis().toArray(this));
}
public T[] toArray<T>() {
return ArrayConverter.convert<uint, T>(analysis().toArray(this));
}
static Dictionary<Type, BitTypeInfo> bitInfoMap = new Dictionary<Type, BitTypeInfo>();
private BitTypeInfo analysis() {
Type type = this.GetType();
if (!bitInfoMap.ContainsKey(type)) {
List<BitInfo> infos = new List<BitInfo>();
byte dataIdx = 0, offset = 0;
foreach (System.Reflection.FieldInfo f in type.GetFields()) {
object[] attrs = f.GetCustomAttributes(typeof(BitInfoAttribute), false);
if (attrs.Length == 1) {
byte bitLen = ((BitInfoAttribute)attrs[0]).Length;
if (offset + bitLen > 32) {
dataIdx++;
offset = 0;
}
infos.Add(new BitInfo(f, bitLen, dataIdx, offset));
offset += bitLen;
}
}
bitInfoMap.Add(type, new BitTypeInfo(dataIdx + 1, infos.ToArray()));
}
return bitInfoMap[type];
}
}
class BitTypeInfo {
public int dataLen { get; private set; }
public BitInfo[] bitInfos { get; private set; }
public BitTypeInfo(int _dataLen, BitInfo[] _bitInfos) {
dataLen = _dataLen;
bitInfos = _bitInfos;
}
public uint[] toArray<T>(T obj) {
uint[] datas = new uint[dataLen];
foreach (BitInfo bif in bitInfos) {
bif.encode(obj, datas);
}
return datas;
}
public void parse<T>(T obj, uint[] vals) {
foreach (BitInfo bif in bitInfos) {
bif.decode(obj, vals);
}
}
}
class BitInfo {
private System.Reflection.FieldInfo field;
private uint mask;
private byte idx, offset, shiftA, shiftB;
private bool isUnsigned = false;
public BitInfo(System.Reflection.FieldInfo _field, byte _bitLen, byte _idx, byte _offset) {
field = _field;
mask = (uint)(((1 << _bitLen) - 1) << _offset);
idx = _idx;
offset = _offset;
shiftA = (byte)(32 - _offset - _bitLen);
shiftB = (byte)(32 - _bitLen);
if (_field.FieldType == typeof(bool)
|| _field.FieldType == typeof(byte)
|| _field.FieldType == typeof(char)
|| _field.FieldType == typeof(uint)
|| _field.FieldType == typeof(ulong)
|| _field.FieldType == typeof(ushort)) {
isUnsigned = true;
}
}
public void encode(Object obj, uint[] datas) {
if (isUnsigned) {
uint val = (uint)Convert.ChangeType(field.GetValue(obj), typeof(uint));
datas[idx] |= ((uint)(val << offset) & mask);
} else {
int val = (int)Convert.ChangeType(field.GetValue(obj), typeof(int));
datas[idx] |= ((uint)(val << offset) & mask);
}
}
public void decode(Object obj, uint[] datas) {
if (isUnsigned) {
field.SetValue(obj, Convert.ChangeType((((uint)(datas[idx] & mask)) << shiftA) >> shiftB, field.FieldType));
} else {
field.SetValue(obj, Convert.ChangeType((((int)(datas[idx] & mask)) << shiftA) >> shiftB, field.FieldType));
}
}
}
public class ArrayConverter {
public static T[] convert<T>(uint[] val) {
return convert<uint, T>(val);
}
public static T1[] convert<T0, T1>(T0[] val) {
T1[] rt = null;
// type is same or length is same
// refer to http://stackoverflow.com/questions/25759878/convert-byte-to-sbyte
if (typeof(T0) == typeof(T1)) {
rt = (T1[])(Array)val;
} else {
int len = Buffer.ByteLength(val);
int w = typeWidth<T1>();
if (w == 1) { // bool
rt = new T1[len * 8];
} else if (w == 8) {
rt = new T1[len];
} else { // w > 8
int nn = w / 8;
int len2 = (len / nn) + ((len % nn) > 0 ? 1 : 0);
rt = new T1[len2];
}
Buffer.BlockCopy(val, 0, rt, 0, len);
}
return rt;
}
public static string toBinary<T>(T[] vals) {
StringBuilder sb = new StringBuilder();
int width = typeWidth<T>();
int len = Buffer.ByteLength(vals);
for (int i = len-1; i >=0; i--) {
sb.Append(Convert.ToString(Buffer.GetByte(vals, i), 2).PadLeft(8, '0')).Append(" ");
}
return sb.ToString();
}
private static int typeWidth<T>() {
int rt = 0;
if (typeof(T) == typeof(bool)) { // x
rt = 1;
} else if (typeof(T) == typeof(byte)) { // x
rt = 8;
} else if (typeof(T) == typeof(sbyte)) {
rt = 8;
} else if (typeof(T) == typeof(ushort)) { // x
rt = 16;
} else if (typeof(T) == typeof(short)) {
rt = 16;
} else if (typeof(T) == typeof(char)) {
rt = 16;
} else if (typeof(T) == typeof(uint)) { // x
rt = 32;
} else if (typeof(T) == typeof(int)) {
rt = 32;
} else if (typeof(T) == typeof(float)) {
rt = 32;
} else if (typeof(T) == typeof(ulong)) { // x
rt = 64;
} else if (typeof(T) == typeof(long)) {
rt = 64;
} else if (typeof(T) == typeof(double)) {
rt = 64;
} else {
throw new Exception("Unsupport type : " + typeof(T).Name);
}
return rt;
}
}
e l'utilizzo di:
class MyTest01 : BitField {
[BitInfo(3)]
public bool d0;
[BitInfo(3)]
public short d1;
[BitInfo(3)]
public int d2;
[BitInfo(3)]
public int d3;
[BitInfo(3)]
public int d4;
[BitInfo(3)]
public int d5;
public MyTest01(bool _d0, short _d1, int _d2, int _d3, int _d4, int _d5) {
d0 = _d0;
d1 = _d1;
d2 = _d2;
d3 = _d3;
d4 = _d4;
d5 = _d5;
}
public MyTest01(byte[] datas) {
parse(datas);
}
public new string ToString() {
return string.Format("d0: {0}, d1: {1}, d2: {2}, d3: {3}, d4: {4}, d5: {5} \r\nbinary => {6}",
d0, d1, d2, d3, d4, d5, ArrayConverter.toBinary(toArray()));
}
};
class MyTest02 : BitField {
[BitInfo(5)]
public bool val0;
[BitInfo(5)]
public byte val1;
[BitInfo(15)]
public uint val2;
[BitInfo(15)]
public float val3;
[BitInfo(15)]
public int val4;
[BitInfo(15)]
public int val5;
[BitInfo(15)]
public int val6;
public MyTest02(bool v0, byte v1, uint v2, float v3, int v4, int v5, int v6) {
val0 = v0;
val1 = v1;
val2 = v2;
val3 = v3;
val4 = v4;
val5 = v5;
val6 = v6;
}
public MyTest02(byte[] datas) {
parse(datas);
}
public new string ToString() {
return string.Format("val0: {0}, val1: {1}, val2: {2}, val3: {3}, val4: {4}, val5: {5}, val6: {6}\r\nbinary => {7}",
val0, val1, val2, val3, val4, val5, val6, ArrayConverter.toBinary(toArray()));
}
}
public class MainClass {
public static void Main(string[] args) {
MyTest01 p = new MyTest01(false, 1, 2, 3, -1, -2);
Debug.Log("P:: " + p.ToString());
MyTest01 p2 = new MyTest01(p.toArray());
Debug.Log("P2:: " + p2.ToString());
MyTest02 t = new MyTest02(true, 1, 12, -1.3f, 4, -5, 100);
Debug.Log("t:: " + t.ToString());
MyTest02 t2 = new MyTest02(t.toArray());
Debug.Log("t:: " + t.ToString());
Console.Read();
return;
}
}
Mi trovo molto bene con queste funzioni di supporto:
uint SetBits(uint word, uint value, int pos, int size)
{
uint mask = ((((uint)1) << size) - 1) << pos;
word &= ~mask; //resettiamo le posizioni
word |= (value << pos) & mask;
return word;
}
uint ReadBits(uint word, int pos, int size)
{
uint mask = ((((uint)1) << size) - 1) << pos;
return (word & mask) >> pos;
}
quindi:
uint the_word;
public uint Itemx
{
get { return ReadBits(the_word, 5, 2); }
set { the_word = SetBits(the_word, value, 5, 2) }
}
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