如何在c++中以二进制格式打包数据

Question

比方说，我有二进制协议，其中前4位表示一个小于或等于10（十进制十）的数值。

在C++中，我可以使用的最小数据类型是char，它有8位长。因此，在我的应用程序中，我可以在一个char变量中保存由4位表示的值。我的问题是，如果我必须将char值打包回4位进行网络传输，我该如何将char值包装回4位？

Answer 1

您对char执行逐位操作；

所以

  unsigned char packedvalue = 0;
  packedvalue |= 0xF0 & (7 <<4);
  packedvalue |= 0x0F & (10);

将4个最高位设置为7，将4个低位设置为10

作为再次打开包装

 int upper, lower;
 upper = (packedvalue & 0xF0) >>4;
 lower = packedvalue & 0x0F;

作为这个问题的一个额外答案，您可能还想查看协议缓冲区，以获得对二进制传输数据进行编码和解码的方法。

Answer 2

当然，只需使用一个字符来表示您的值：

std::ofstream outfile("thefile.bin", std::ios::binary);
unsigned int n;  // at most 10!
char c = n << 4; // fits
outfile.write(&c, 1);  // we wrote the value "10"

较低的4位将保留为零。如果它们也用于某些东西，那么在编写c之前，您必须完全填充它

infile.read(&c, 1);
unsigned int n = c >> 4;

Answer 3

嗯，有流行但不可移植的"位字段"。它们符合标准，但可能会在不同的平台上创建不同的包装订单。所以不要使用它们。

然后，还有高度可移植的位移位和逐位and和OR运算符，这是您应该更喜欢的。从本质上讲，您需要处理更大的字段（对于TCP/IP协议，通常为32位），并提取或替换位的子序列。请参阅Martin的链接和Soren的回答。

Answer 4

您熟悉C的位字段吗？你只需写

struct my_bits {
  unsigned v1 : 4;
  ...
};

请注意，对位字段的各种操作速度较慢，因为编译器必须对它们进行解包以进行加法之类的操作。我可以想象，尽管需要多条指令，但打开一个位字段的速度仍然会比添加操作本身快，但这仍然是开销。逐位操作应该保持相当快。平等也是如此。

您还必须注意endianness和线程（有关详细信息，请参阅我链接的维基百科文章，但问题有点明显）。不管怎样，你应该了解endianness，因为你说的是"二进制协议"（请参阅前面的问题）