在 C 中创建/解压缩大型位域的有效方法？答案

【问题标题】：Efficient way to create/unpack large bitfields in C?在 C 中创建/解压缩大型位域的有效方法？
【发布时间】：2010-04-05 01:35:02
【问题描述】：

我有一个微控制器从许多 ADC 中采样，并以非常低的比特率通过无线电发送测量结果，带宽正在成为一个问题。

现在，每个 ADC 只给我们 10 位数据，并且它被存储在一个 16 位整数中。有没有一种简单的方法可以确定性地打包它们，以便第一次测量在第 0 位，第二次在第 10 位，第三次在第 20 位，等等？

更糟糕的是，微控制器是小端的，我无法控制另一端计算机的端序。

编辑：到目前为止，我最喜欢@MSN 的回答，但我会回复 cmets

@EvilTeach：我不确定确切的位模式是否会有所帮助，或者如何最好地仅使用文本进行格式化，但我会考虑一下。

@Jonathan Leffler：理想情况下，我会将 8 个 10 位值打包成 10 个 8 位字节。如果它使处理更容易，我会满足于 4 个字节中的 3 个值或 8 个字节中的 6 个值（尽管 2 与我等价，相同数量的“浪费”位）

【问题讨论】：

我认为这会有所帮助，显示您的传入位模式的图表以及所需的结果。
'Bit fields' 和 'Portability' 很少以正面的方式出现在同一个句子中；位字段不可移植。您是想将 3 x 10 位值打包成一个 32 位整数，还是将 6 x 10 位值打包成一个 64 位整数，还是想在更长的内存范围内保持连续？

标签： c portability bitmask

【解决方案1】：

使用位 0 和 31 来确定字节顺序并在中间打包 3 个 10 位值。测试匹配字节序的一种简单方法是将位 0 设置为 0，将位 31 设置为 1。在接收端，如果位 0 为 1，则断言位 31 为 0 并交换字节序。否则，如果位 0 为 0，则断言位 31 为 1 并提取 3 个值。

【讨论】：

【解决方案2】：

您可以使用位域，但未定义机器字内的顺序：

也就是说，它看起来像：

struct adc_data { 
unsigned first :10;
unsigned second :10; 
unsigned third :10; 
};

编辑：已更正，感谢 Jonathan。

【讨论】：

肯定会更像'struct { unsigned first :10; unsigned second :10; unsigned third :10; } adc_data;'？您不希望分配 1 位和未分配 9 位；你想要分配三组 10 位，不是吗 - 或者提问者不是。

【解决方案3】：

对于字节序，最简单的做法是简单地选择一个用于传输。要打包传输流中的位，请使用累加器（在您的情况下至少为 17 位），在其中一次移入 10 位并跟踪其中有多少位。当您传输一个字节时，您从累加器中取出一个字节，从计数中减去 8，然后将累加器移位 8。我在这里松散地使用“传输”，您可能存储到缓冲区中以供以后传输。

例如，如果传输是小端序，则在累加器顶部（在其 MS 位中）移入 10 位，并从底部拉出字节。例如：对于两个值 a 和 b：

Accumulator     Count
(MS to LS bit)   
aaaaaaaaaa      10      After storing a
aa              2       After sending first byte
bbbbbbbbbbaa    12      After storing b
bbbb            4       After sending second byte

接收是一个类似的拆包操作。

【讨论】：