如何在C++中实现按位存取

在我创业的一个项目中，为了节约网络带宽，因此在网络中传输数据需要实现紧凑存取，在国防，科研，航天，军工等多个领域其实也有类似的需求。
实现紧凑存取，不是按一个字节一个字节地存取，而是按位存取。比如一个字节，我们可以存储8个bool信息，废话少说，直接分享代码（备注：里面的代码算法值得优化）。

//以下为函数定义

/***********************************************************************/
/*  函数作用：从buffer读一个位                    */
/*  参数pBuffer[in]：指定buffer                    */
/*  参数nStart[in]：指定位置                     */
/*  参数nEnd[out]：返回结束位置                    */
/*  参数retByte[out]：返回读取结果值                 */
/*  返回：void                              */
/***********************************************************************/
void ReadOneBit( byte* pBuffer, int nStart, /* out */int& nEnd, /* out */ byte& retByte ); 

/***********************************************************************/
/*  函数作用：从指定buffer里读任意一段位置数据            */
/*  参数pBuffer[in]：指定buffer                    */
/*  参数nStart[in]：指定位置                     */
/*  参数btLength[in]：读取长度                    */
/*  参数nEnd[out]：返回结束位置                    */
/*  参数retData[out]：返回读取结果值，支持任意数据类型        */
/*  返回：void                              */
/***********************************************************************/
template<typename T>
void ReadDataFromBuffer( byte* pBuffer, int nStart, byte btLength, /* out */int& nEnd, /* out */ T& retData ); 

/***********************************************************************/
/*  函数作用：从指定buffer里读取一段字符串              */
/*  参数pBuffer[in]：指定buffer                    */
/*  参数nStart[in]：指定位置                     */
/*  参数nCount[in]：字符串长度                    */
/*  参数nEnd[out]：返回结束位置                    */
/*  参数pRetData[out]：返回读取字符串结果               */
/*  返回：void                              */
/***********************************************************************/
void ReadStringFromBuffer( byte* pBuffer, int nStart, int nCount, /* out */int& nEnd, /* out */char* pRetData ); 

/***********************************************************************/
/*  函数作用：向buffer写一个位                    */
/*  参数pBuffer[in]：指定buffer                    */
/*  参数btData[in]：需要写入的值                   */
/*  参数nStart[in]：指定位置                     */
/*  参数nEnd[out]：返回结束位置                    */
/*  返回：void                              */
/***********************************************************************/
void WriteOneBit( byte* pBuffer, byte btData, int nStart, /* out */int& nEnd ); 

/***********************************************************************/
/*  函数作用：向指定buffer里写入任意一段数据             */
/*  参数pBuffer[in]：指定buffer                    */
/*  参数tData[in]：需要写入的数据，支持任意数据类型          */
/*  参数nStart[in]：指定位置                     */
/*  参数btLength[in]：读取长度                    */
/*  参数nEnd[out]：返回结束位置                    */
/*  返回：void                              */
/***********************************************************************/
template<typename T>
void WriteDataToBuffer( byte* pBuffer, T tData, int nStart, byte btLength, /* out */int& nEnd ); 

/***********************************************************************/
/*  函数作用：向指定buffer里写取一段字符串              */
/*  参数pBuffer[in]：指定buffer                    */
/*  参数pchar[in]：需要写入的字符串                  */
/*  参数nStart[in]：指定位置                     */
/*  参数nCount[in]：字符串长度                    */
/*  参数nEnd[out]：返回结束位置                    */
/*  返回：void                              */
/***********************************************************************/
void WtriteStringToBuffer( byte* pBuffer, char* pchar, int nStart, int nCount, /* out */int& nEnd ); 

//以下为函数实现

void ReadOneBit( byte* pBuffer, int nStart, /* out */int& nEnd, /* out */ byte& retByte )
{
  byte btData = pBuffer[nStart/8];
  btData = btData << nStart%8;
  retByte = btData >> 7;
  nEnd = nStart+1;
} 

template<typename T>
void ReadDataFromBuffer( byte* pBuffer, int nStart, byte btLength, /* out */int& nEnd, /* out */ T& retData )
{
  //顺序读位
  retData = 0;
  if ( btLength > sizeof(T)*8 )
    return ; 

  byte btData;
  T tData;
  while ( btLength-- )
  {
    ReadOneBit(pBuffer, nStart, nStart, btData);
    tData = btData << btLength;
    retData |= tData;
  } 

  nEnd = nStart;
} 

void ReadStringFromBuffer( byte* pBuffer, int nStart, int nCount, /* out */int& nEnd, /* out */char* pRetData )
{
  for ( int nIndex=0; nIndex<nCount; nIndex++ )
  {
    ReadDataFromBuffer(pBuffer, nStart, 8, nStart, pRetData[nIndex]);
  }
  nEnd = nStart;
} 

void WriteOneBit( byte* pBuffer, byte btData, int nStart, /* out */int& nEnd )
{
  int nSet = nStart / 8;
  byte c = pBuffer[nSet];
  switch ( btData )
  {
  case 1:
    c |= ( 1 << (7- nStart % 8) );
    break;
  case 0:
    c &= ( ~(1 << (7- nStart % 8) ) );
    break;
  default:
    return;
  }
  pBuffer [nSet] = c;
  nEnd = nStart +1;
} 

template<typename T>
void WriteDataToBuffer( byte* pBuffer, T tData, int nStart, byte btLength, /* out */int& nEnd )
{
/* //大端机模式
  byte btDataLength = sizeof(T);
  if ( btLength > sizeof(T)*8 )
    return; 

  int nDataStart = 0; //数据的第一位位置为0，顺序写入
  while ( btLength-- )
  {
    byte bitData;
    ReadOneBit((byte*)&tData, nDataStart, nDataStart, bitData);
    WriteOneBit(pBuffer, bitData, nStart, nStart);
  } 

  nEnd = nStart;
*/ 

  //小端机模式：写buffer的时候，不能顺序写位 

  //获得模版占用字节大小
  byte btDataLength = sizeof(T); 

  //校验长度是否越界
  if ( btLength > sizeof(T)*8 )
    return; 

  //将待写数据转为byte*
  byte* ptData = (byte*)&tData;  

  //求模与余
  int nSet = btLength / 8;
  int nRin = btLength % 8; 

  //定义字节数据与位数据
  byte bitData;
  byte byteData;
  int nTempEnd; 

  //先写rin数据
  byteData = ptData[nSet];
  while ( nRin-- )
  {
    ReadOneBit(&byteData, 7-nRin, nTempEnd, bitData);
    WriteOneBit(pBuffer, bitData, nStart, nStart);
  } 

  //再写Set数据
  while ( nSet )
  {
    byteData = ptData[--nSet];
    //写一个byte
    int i=0;
    while ( i!=8 )
    {
      ReadOneBit(&byteData, i++, nTempEnd, bitData);
      WriteOneBit(pBuffer, bitData, nStart, nStart);
    }
  }
  nEnd = nStart; 

} 

void WtriteStringToBuffer( byte* pBuffer, char* pchar, int nStart, int nCount, /* out */int& nEnd )
{
  for ( int nIndex=0; nIndex<nCount; nIndex++ )
  {
    WriteDataToBuffer(pBuffer, pchar[nIndex], nStart, 8, nStart);
  }
  nEnd = nStart;
}

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助。