手撕代码: C++实现按位序列化和反序列化

1.需求

2.流程分析

3.实现过程

4.总结

1.需求

在我们正在开发的项目，有这样一种需求，实现固定格式和自由格式的比特流无线传输。解释一下，固定格式形如下面表格：

每个字段都有位宽、类型等属性，这种固定格式一般总位宽都是固定的，比如72比特(9个字节)。它的序列化过程就是把比特数据转换成字节流，反序列化过程即是把字节流转换成比特数据。

自由格式形如下面表格：

它的最大位宽是固定的，但是总位宽是不固定的，用户可以自定义每个字段；自定义格式的序列化和反序列化跟固定格式的流程是差不多的。

2.流程分析

以下面自定义格式为例来说明实现的过程：

自定义格式的组包过程如下：

1）字段1为2个比特，值为1，二进制为0b00000001，即把0b01移到第1个字节的低两位。

2）字段2为5个比特，值为5，二进制为0b00000101，即把0b00101移到第1个字节的第2位到第6位。

3）字段3为3个比特，值为2，二进制为0b00000010，即把0b010的最低比特0移到第1个字节的第7位，高两个比特01移到第2字节的低两位上。

4）字段4、字段5、字段6依次做类似处理。

5）这个自定义格式总共36个比特，比5个字节（40个比特）还少4个比特，把最后一个字节高4个比特填充0，于是得到字节流如上图的底部所示。

解包过程即是上面的流程反过来，就不在这里赘述了。

3.实现过程

单个字段组包实现过程代码如下：

int CJField::getData(char* pData, int len, int& currIndex, int& reserveBit) const {constexpr quint8 nShift[] = { 0x01, 0x03, 0x07, 0x0F, 0x1F, 0x3F, 0x7F, 0xFF };int nBitWidth = m_bitWidth;qint64 value = m_value;if (reserveBit <= 0) {currIndex++;reserveBit = 8;}while (nBitWidth > 0) {if (nBitWidth > reserveBit) {pData[currIndex] |= ((value & nShift[reserveBit - 1]) << (8 - reserveBit));value >>= reserveBit;currIndex++;nBitWidth -= reserveBit;reserveBit = 8;}else {pData[currIndex] |= ((value & nShift[nBitWidth - 1]) << (8 - reserveBit));reserveBit -= nBitWidth;nBitWidth = 0;}}return 1;
}

单个字段解包实现过程代码如下：

int  CJField::setData(const char* pData, int len, int& currIndex, int& reserveBit) {constexpr quint8 nShift[] = { 0x01, 0x03, 0x07, 0x0F, 0x1F, 0x3F, 0x7F, 0xFF };int nBitWidth = m_bitWidth;qint64 value = 0;if (reserveBit <= 0) {currIndex++;reserveBit = 8;}while (nBitWidth > 0) {if (nBitWidth > reserveBit) {value |= ((qint64)((pData[currIndex] >> (8 - reserveBit)) & nShift[reserveBit - 1]) << (m_bitWidth - nBitWidth));nBitWidth -= reserveBit;reserveBit = 8;currIndex++;}else {value |= ((qint64)((pData[currIndex] >> (8 - reserveBit)) & nShift[nBitWidth - 1]) << (m_bitWidth - nBitWidth));reserveBit -= nBitWidth;nBitWidth = 0;}}m_value = value;calcPhyFromValue();return 1;
}

自定义格式整体组包过程代码如下：

    /// <summary>/// //组包/// </summary>/// <param name="pData"></param>/// <param name="nLen"></param>/// <returns></returns>int getData(char* pData, int& nLen) {int  nCurrIndex = 0;int  nReserveBit = 8;//[1]if (m_vecMsgFields.size() <= 0)return 0;//[2]for (auto& it : m_vecMsgFields) {it->getData(pData, nLen, nCurrIndex, nReserveBit);}//[3]填充数据，长度为9的倍数nLen = nCurrIndex + 1;while (nLen % 9 != 0) {nLen++;}return 1;}

自定义格式整体解包过程代码如下：

    /// <summary>/// 解包/// </summary>/// <param name="pData"></param>/// <param name="nLen"></param>/// <returns></returns>int setData(const char* pData, int nLen) {int  nCurrIndex = 0;int  nReserveBit = 8;//[1]if (m_vecMsgFields.size() <= 0)return 0;//[2] 根据模板，解析内容for (auto& it : m_vecMsgFields) {it->setData(pData, nLen, nCurrIndex, nReserveBit);}return 1;}

固定格式和自由格式的实现差不多，就不在这里赘述了。