使用 ieee-754 或二进制补码将 NSData 转换为原始变量？

Question

我是 Obj-C 和 cocoa 的新程序员。我正在尝试编写一个用于读取二进制文件的框架（灵活图像传输系统或FITS二进制文件，通常由天文学家使用）。我有兴趣提取的二进制数据可以有多种格式，我通过读取 FITS 文件的标头来获取其属性。

到目前为止，我设法创建一个类来存储 FITS 文件的内容，并将标头隔离到 NSString 对象中，将二进制数据隔离到 NSData 对象。我还设法编写了一种方法，该方法允许我从标头中提取对于解释二进制数据非常有价值的键值。

我现在尝试将 NSData 对象转换为原始数组（double, int, short 数组。 ..)。但是，在这里，我陷入困境，希望得到任何帮助。

根据我关于 FITS 文件的文档，我有 5 种可能性来解释二进制数据，具体取决于 BITPIX 键的值：

BITPIX value | Data represented
  8          | Char or unsigned binary int
 16          | 16-bit two's complement binary integer
 32          | 32-bit two's complement binary integer
 64          | 64-bit two's complement binary integer
-32          | IEEE single precision floating-point
-64          | IEEE double precision floating-point

我已经编写了和平的代码，如下所示，尝试将 NSData 转换为原始数组。

// self reefer to my FITS class which contain a NSString object  
// with the content of the header and a NSData object with the binary data. 

-(void*) GetArray
{
switch (BITPIX)
{
    case 8:
        return [self GetArrayOfUInt];
        break;
    case 16:
        return [self GetArrayOfInt];
        break;
    case 32:
        return [self GetArrayOfLongInt];
        break;
    case 64:
        return [self GetArrayOfLongLong];
        break;
    case -32:
        return [self GetArrayOfFloat];
        break;
    case -64:
        return [self GetArrayOfDouble];
        break;
    default:
        return NULL;
}
}

// then I show you the method to convert the NSData into a primitive array.
// I restrict my example to the case of 'double'. Code is similar for other methods
// just change double by 'unsigned int' (BITPIX 8), 'short' (BITPIX 16)
// 'int' (BITPIX 32) 'long lon' (BITPIX 64), 'float' (BITPIX -32). 

-(double*) GetArrayOfDouble
{
int Nelements=[self NPIXEL]; // Metod to extract, from the header 
                             // the number of element into the array
NSLog(@"TOTAL NUMBER OF ELEMENTS [%i]\n",Nelements);

//CREATE THE ARRAY
double (*array)[Nelements];

// Get the total number of bits in the binary data
int Nbit = abs(BITPIX)*GCOUNT*(PCOUNT + Nelements); // GCOUNT and PCOUNT are defined
                                                        // into the header
NSLog(@"TOTAL NUMBER OF BIT [%i]\n",Nbit);
int i=0;

    //FILL THE ARRAY
double Value;

for(int bit=0; bit < Nbit; bit+=sizeof(double))
{
    [Img getBytes:&Value range:NSMakeRange(bit,sizeof(double))];
    NSLog(@"[%i]:(%u)%.8G\n",i,bit,Value);
        (*array)[i]=Value;
    i++;

}

return (*array);

}

然而，我在循环中打印的值与预期值有很大不同（与使用官方 FITS 软件相比）。因此，我认为 Obj-C double 不使用 IEEE-754 约定以及 Obj-C< /strong> int 不是补码。我真的不熟悉这两个约定（IEEE 和 twos-complement），并且想知道如何使用 Obj-C 进行此转换强>。

预先非常感谢您的任何帮助或信息。

Answer 1

Objective-C 使用 IEEE-754 浮点数（就像几乎每个系统一样）以及二进制补码整数。我认为你的推测是错误的。也许您遇到字节序问题？

Answer 2

几乎所有系统都使用二进制补码和 IEEE 754，仅仅是因为很少值得为这些事物提出全新的表示形式 - 除非您有非常特殊的情况需要它，否则您不会这样做。

我建议您以十六进制显示数字 - 与特殊格式的数据类型相比，这更有可能是字节序问题，并且以十六进制打印值可以更容易地判断这是否是问题。

Answer 3

您确定这

double (*array)[NElements];

就是您想要的吗？这个简单的程序：

int main( int argc, char** argv)
{
    double (*array)[5];
    (*array)[4] = 0;
    return 0;
}

在我的机器上严重崩溃。

Answer 4

多谢。这个问题确实与字节序有关，但我没有意识到这一点。老实说，我从来没有真正意识到字节序类型，因为到目前为止，我从未遇到过这个问题。

顺便说一句，我找到了解决方案，谢谢大家的评论。因为它对其他开发人员很有用，所以我将提出一种和平的代码，允许将 NSData 转换为原始类型，无论是什么字节序类型。这是我找到的解决方案（在 Os X 10.5 和 10.6 上使用 Foundation 和 cocoa 框架），它可能不是最好的，因此，使用风险自负；）

// 1- CREATE AN ARRAY OF SIZE Nelements;
int Nelements = XXX;
double (*array)[Nelements];

// 2- Create the swapped double -> a double with the wrong bit order
NSSwappedDouble swappedValue;

// 3- The correct value
double Value;

// 4- Fill your array
int i=0, bit=0;
int BitStep=sizeof(double);

while(i<Nelements)
{
    [MyNSData getBytes:&swappedValue range:NSMakeRange(bit,step)];
    Value = NSSwapBigDoubleToHost(swappedValue);   // or NSSwapLittleDoubleToHost depending of your endian type.
    (*array)[i]=Value;
    i++; bit+=BitStep;

}

希望这会很有用。