如何有效地建立一个字节数组从计算部分?

Question

我需要构建一个字节数组，表示对设备的命令。它可能看起来像这样:

let cmds = [
0x01, // cmd 1
0x02, // cmd 2
0x03, 0xaa, 0xbb, // cmd 3
0x04, // cmd 4
0x05, 0xaa, // cmd 5
];

有些命令带参数，有些不带。有些参数需要计算。每个命令的大小都是固定的，所以在编译时就知道数组需要有多大。

像这样构造它会很好，我将字节组抽象为命令:

let cmds = [
cmd1(),
cmd2(),
cmd3(0, true, [3, 4]),
cmd4(),
cmd5(0xaa)
];

我还没有找到任何方法来做这个函数或宏。我在no_std中，所以我不使用集合。

如何在Rust中实现类似的东西?

Answer 1

您可以让每个命令函数返回一个字节数组或Vec:

fn cmd1() -> [u8; 1] { [0x01] }
fn cmd2() -> [u8; 1] { [0x02] }
fn cmd3(_a: u8, _b: bool, _c: [u8; 2]) -> [u8; 3] { [0x03, 0xaa, 0xbb] }
fn cmd4() -> [u8; 1] { [0x04] }
fn cmd5(a: u8) -> Vec<u8> { vec![0x05, a] }

然后像这样构建你的命令:

let cmds = [
&cmd1() as &[u8],
&cmd2(),
&cmd3(0, true, [3, 4]),
&cmd4(),
&cmd5(0xaa),
];

这将构建一个字节片数组。要获得完整的字节流，使用flatten:

println!("{:?}", cmds);
println!("{:?}", cmds.iter().copied().flatten().collect::<Vec<_>>());

[[1], [2], [3, 170, 187], [4], [5, 170]]
[1, 2, 3, 170, 187, 4, 5, 170]

您可以通过返回一些实现Commandtrait的类型并将它们收集到trait对象的数组来更详细地说明这一点，但是我将把它留给op。

---

编辑:下面是一个可以使用arrayveccrate直接构建数组的宏:

use arrayvec::ArrayVec;
fn cmd1() -> [u8; 1] { [0x01] }
fn cmd2() -> [u8; 1] { [0x02] }
fn cmd3(_a: u8, _b: bool, _c: [u8; 2]) -> [u8; 3] { [0x03, 0xaa, 0xbb] }
fn cmd4() -> [u8; 1] { [0x04] }
fn cmd5(a: u8) -> [u8; 2] { [0x05, a] }
macro_rules! combine {
($($cmd:expr),+ $(,)?) => {
{
let mut vec = ArrayVec::new();
$(vec.try_extend_from_slice(&$cmd).unwrap();)*
vec.into_inner().unwrap()
}
}
}
fn main() {
let cmds: [u8; 8] = combine![
cmd1(),
cmd2(),
cmd3(0, true, [3, 4]),
cmd4(),
cmd5(0xaa),
];

println!("{:?}", cmds);
}

如果您担心性能问题，下面的例子将数组编译成一条指令:

movabs  rax, -6195540508320529919 // equal to [0x01‬, 0x02, 0x03, 0xAA, 0xBB, 0x04, 0x05, 0xAA]

在操场上看到它。它仅限于Copy类型。必须提供数组的长度。如果数组大小与结果的组合大小不匹配，它将在运行时panic。

Answer 2

如果您将其作为宏来执行，则可以不依赖于外部:

macro_rules! cmd_array {
(@ [ $($acc:tt)* ]) => { [ $($acc)* ] };
(@ [ $($acc:tt)* ] cmd1(), $($tail:tt)*) => { cmd_array!{@ [ $($acc)* 0x01, ] $($tail)* } };
(@ [ $($acc:tt)* ] cmd2(), $($tail:tt)*) => { cmd_array!{@ [ $($acc)* 0x02, ] $($tail)* } };
(@ [ $($acc:tt)* ] cmd3 ($a:expr, $b:expr, $c:expr), $($tail:tt)*) => { cmd_array!{@ [ $($acc)* 0x03, 0xaa, 0xbb, ] $($tail)* } };
(@ [ $($acc:tt)* ] cmd4(), $($tail:tt)*) => { cmd_array!{@ [ $($acc)* 0x04, ] $($tail)* } };
(@ [ $($acc:tt)* ] cmd5 ($a:expr), $($tail:tt)*) => { cmd_array!{@ [ $($acc)* 0x05, $a, ] $($tail)* } };
($($tail:tt)*) => {
cmd_array!(@ [] $($tail)*)
}
}
fn main() {
let cmds: [u8; 8] = cmd_array![
cmd1(),
cmd2(),
cmd3(0, true, [3, 4]),
cmd4(),
cmd5(0xaa),
];

println!("{:?}", cmds);
}

这个宏是使用增量TT处理器来解析命令的，并结合下推累积来构建最终的数组。