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字节流与位流的相互转换实现
引言：在项目开发中，我们会遇到字节流与比特流相互转换、逐字节、逐位操作的场景。没有现成的库供我们调用，需要我们自己实现之。
一、字节流、位流介绍
【维基百科--字节流】：在计算机科学里面，字节流（byte stream）是一种位流，不过里面的比特被打包成一个个我们叫做字节（Bytes）的单位。
【字节流范例】：在网络传输协议里面比较有名，且会提供字节流给客户端的范例是TCP/IP通讯协定里面的传输控制协议（TCP），这种协议提供了双向的字节流。
【维基百科--位元流】：一个位元流（bitstream或bit stream）是一个位元的序列。一个字节流则是一个字节的序列，一般来说一个字节是8个位元。也可以被视为是一种特殊的位元流。
【位元流范例】：位元流在远程通信和计算这些领域里面被广泛的使用：举例来说，同步光网络通信科技会传输同步位元流。
在项目的开发中，我们经常会遇到对于给定的字符串“0123456789abcdef”（字节流，16个字节），我们需要其转化为对应的二进制位流（其中0对应的ASCII码元为0x30，对应二进制为00110000，一个字节用8个二进制模拟输出，合计16*8=128个二进制数据）。
没有现成的库函数供我们调用，所以考虑字节流的特点，加上位元算的操作，以下是其相互转换的完整的实现及测试用例。
二、字节流转为位流的核心操作——如何获取到每一位
方法：通过右移操作，然后与1（0000 0001）求与的方式。
如下表所示，依次实现0x30右移动（1,2,3,4…）位，然后与0000 0001进行与操作；显然，只有当移动到的末位为1时两者与操作才为1（右移动4位），其他都为0。如：
初始 |
右移0位 >>0 |
0x30 |
00110000 |
右移1位 |
右移1位 >>1 |
0x18 |
00011000 |
右移2位 |
右移2位 >>2 |
0x0c |
00001100 |
右移3位 |
右移3位 >>3 |
0x06 |
00000110 |
右移4位 |
右移4位 >>4 |
0x03 |
00000011 |
三、位流转为字节流的核心：如何将8位合为一个字节
比特流 |
字节流 |
0011 0000 |
0*128+0*64+1*32+1*16+0=48(10进制）=0x30(16进制) |
方法一：通过传统每位与基数相乘累计求和的方式实现。
方法二：每8位一个单元，”或”的方式模拟求和（与字节流转化为位流方法相反），详见代码。
四、位流与字节流相互转化的实现
#include <string.h>#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <assert.h>#include <iostream>using namespace std;#define UCHAR unsigned charconst int MULTIPLE = 8; //字节流长度是位流的8倍const int FIX_VAL = 0X01; //求&专用特定值const int g_BinArr[MULTIPLE] = {128,64,32,16,8,4,2,1}; //2的次幂/***@brief 字节流转为位流**@param [in]puchByte,字节流;[in]iByteLen，字节流长度; [in&out]puchBit,位流; [in&out]iBitLen,位流长度**@return 空*/void byte_to_bit(const UCHAR *puchByte, const int& iByteLen, UCHAR *puchBit, int *pBitLen){ assert(puchByte != NULL && iByteLen >0 && puchBit != NULL && pBitLen !=NULL); int iBitLen = 0; for (int i = 0; i < iByteLen; i++) { for(int j = 0; j < MULTIPLE; j++) { //printf("%0x >> %d = %0x\n", puchByte[i], j, puchByte[i]>>j); puchBit[i*MULTIPLE + MULTIPLE - 1 - j] = ((puchByte[i])>>j)&FIX_VAL; iBitLen++; }//end for j }//end for *pBitLen = iBitLen;}
/***@brief 位流转为字节流**@param [in]puchBit,位流;[in]iBitLen，位流长度; [in&out]puchByte,字节流 [in&out]pByteLen,字节流长度**@return 空*/void bit_to_byte(const UCHAR *puchBit, const int& iBitLen, UCHAR *puchByte, int* pByteLen){ assert(puchBit && iBitLen > 0 && puchByte && pByteLen); int iByteNo = 0; int iBitInByte = 0; for(int i = 0; i < iBitLen; i++) { iByteNo = i/MULTIPLE; //字节序号 iBitInByte = i%MULTIPLE; //字节里的比特序号(0-7) puchByte[iByteNo] += puchBit[i]*g_BinArr[iBitInByte]; //累计求和 //cout << "iByteNo =:" << iByteNo << "\t iBitInByte = " << iBitInByte \ //<< "\t puchByte[iByteNo] = " << puchByte[iByteNo] << endl; }//end for i *pByteLen = iBitLen/MULTIPLE;}
/***@brief 位流转为字节流[方法二]**@param [in]puchBit,位流;[in]iBitLen，位流长度; [in&out]puchByte,字节流; [in&out]字节流长度**@return 空*/void bit_to_byte_ext(const UCHAR *puchBit, const int& iBitLen, UCHAR *puchByte, int* iByteLen){ assert(puchBit && iBitLen > 0 && puchByte && iByteLen); int iByteNo = 0; //字节号 UCHAR uchTmp = 0; for(int i = 0; i < iBitLen; i+=MULTIPLE) { for(int j = 0; j < MULTIPLE; j++) { //通过或的方式累计求和 uchTmp |= ((puchBit[i + j])<<(MULTIPLE - 1 - j)); } //printf("uchTmp = %0x\n",uchTmp); puchByte[iByteNo] = uchTmp; iByteNo++; //字节号+1 uchTmp = 0; }//end for i *iByteLen = iByteNo;} /***@brief 测试位流与字节流互转**@param 空**@return 空*/void test_byte_bit(){ const UCHAR uchByte[] = "0123456789abcdef"; //原始字节流 int iByteLen = sizeof(uchByte)/sizeof(UCHAR) - 1; //原始字节流长度 int iBitLen = MULTIPLE*iByteLen; //比特流长度 UCHAR *puchBit = new UCHAR[iBitLen]; memset(puchBit, 0, iBitLen); cout << "原始字节流为: "; #if 0 for (int i = 0; i < iByteLen; i++) { printf("%0x\t", uchByte[i]); } printf("\n"); #endif cout << uchByte << endl; int iBitLenX = 0; byte_to_bit(uchByte, iByteLen, puchBit, &iBitLenX); //字节转化为比特流 cout << "测试字节流转化过的位流为: " << endl; for (int i = 0; i < iBitLen; i++) { printf("%0x",puchBit[i]); } printf("\n"); cout << "位流长度为: " << iBitLenX << endl << endl; UCHAR* puchByte = new UCHAR[1 + iByteLen]; memset(puchByte, 0, 1 + iByteLen); int iByteLenX = 0; #if 1 bit_to_byte(puchBit, iBitLen, puchByte, &iByteLenX); //比特流转化字节流方法1 #endif #if 0 bit_to_byte_ext(puchBit, iBitLen, puchByte, &iByteLenX); //比特流转化字节流方法2 #endif cout << "测试位流转化过的字节流为: " << endl; for (i = 0; i < iByteLen; i++) { printf("%0x\t",puchByte[i]); } printf("\n"); cout << "位流转为成的字节流为: " << puchByte << endl; cout << "字节流的长度为: " << iByteLen << endl; if (puchBit != NULL) { delete []puchBit; puchBit = NULL; } if (puchByte != NULL) { delete []puchByte; puchByte = NULL; }}int main(){ test_byte_bit(); return 0;}
五、结语：
根据代码走读，会加深对于字节流与位流相互转换的理解。
2013-7-27 pm 18:16
&& 2013-12-13 pm23:53于家中床前
作者：铭毅天下
转载请标明出处，原文地址：http://blog.csdn.net/laoyang360/article/details/17310793
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