在 Objective-C / C 中读取 9 位、10 位或 11 位（精确）块中的数据并转换为整数

Question

我正在读取以 9 位二进制形式保存的没有空格的测量数据，例如

101001110 001011100 001101010 101010110 100001011 等。

数据来自旧的测量设备，有时，我必须以例如 10、11 或12 位。我将始终知道要读取的整数大小，因为文件开头有一些文件信息。

但在 iOS / Objective-C 中，我只知道如何将二进制数据减小到 8 位字节的大小，例如 Int8、int16 等。并将这些 8 位或 16 位块转换为整数。

如何以按位预定义步骤逐步执行 NSData 对象？

Answer 1

您必须编写自己的反序列化器。例如：

@interface CHBinaryStream

// init with an NSData from which values will be read
- (id)initWithData:(NSData *)data;

// e.g. readBits:9 will assemble 9 bits from the data stream,
// return them in the low 9 bits of an NSUInteger. If you
// ask for more bits than an NSUInteger can store then they'll
// just drop off the end. This will also advance the read pointer
// by 9 bits
- (NSUInteger)readBits:(int)numberOfBits;

@end

并且：

@implementation CHBinaryStream
{
     NSData *sourceData;
     NSUInteger readPointer;
}

- (id)initWithData:(NSData *)data
{
    self = [super init];

    if(self)
    {
        sourceData = [data retain];
    }

    return self;
}

- (void)dealloc
{
    [sourceData release], sourceData = nil;
    [super dealloc];
}

- (NSUInteger)readBit
{
    // we'll just return a stream of 0s if we
    // go past the end of the source data
    if((readPointer >> 3) >= [sourceData length]) return 0;

    // otherwise we'll read the byte at:
    //
    //    sourceData >> 3
    //
    // and return the bit at:
    //
    //    sourceData & 7
    //
    // (where for our purposes, the 0th bit in a byte
    // is the most significant)
    uint8_t sourceByte = ((uint8_t *)[sourceData bytes])[sourceData >> 3];

    sourceByte <<= sourceData&7; // the bit we want is now where the MSB was
    sourceByte >>= 7;            // the bit we want is now in the LSB
    sourceByte &= 1;             // this clears all the other bits

    /*

         Alternative: (sourceByte >> ((sourceData & 7) ^ 7))&1;

    */

    // advance the read pointer, and then return the value
    readPointer++;

    return sourceByte;
}


- (NSUInteger)readBits:(int)numberOfBits
{
     NSUInteger result = 0;

     // shift in the required number of bits;
     // since we're going to get the most significant
     // bits first, we add incoming bits in the least
     // significant location and shift upward

     while(numberOfBits--)
         result = (result << 1) | [self readBit];

     return result;
}

@end

全部未经测试，但希望是正确的。请注意，我正在计算 NSUInteger 中的位，从内存来看，iOS 下它的宽度为 32 位，因此它可以处理的最大文件大小为 512mb。如果您想要达到 2 艾字节，您可以显式使用 64 位长。

显然接下来要添加的是一个布尔 getter，用于判断流是否完成。

Answer 2

如果您知道文件是全 9 位、全 10 位或全 11 位值，那么我可能要做的就是编写三个单独的算法来提取这些长度的数据，而不是尝试编写一个“通用”例程。大多数情况下，您可以通过为每个值使用 8 种可能的对齐方式使用 switch 语句来处理给定大小的逻辑。