C++實戰之二進位制資料處理與封裝

// 先清0其他位，再判斷是否等於0b100
bool isOne = (byte & 0b100) == 0b100;

// 獲得flag要擷取byte7前3位資料：先清空後5位，保留前3位資料，再右移5位將前3位資料移到起始
uint8_t flag = (byte7 & 0b11100000) >> 5;
// 此處以大端儲存，獲得offset要擷取byte7的低5位作為高位，byte8作為低位，求和：先清空byte7前3位，保留後5位資料，把它移到高8位元上，再通過全0的低8位元與byte8按位元求或來求二者之和
((byte7 & 0b00011111) << 8) | byte8;

// true為大端，低位地址存高位位元組
bool ENDIAN = true;
 
/**
 * 將data轉換為無符號整形數位（無符號char，short，int，long，long long等）
 * @tparam T 目標型別，預設為 uint32_t
 * @param data 載荷資料 byte陣列
 * @param valueSize 資料長度，單位：byte，-1表示根據T型別自動計算
 * @param default_value 預設值，預設為0
 * @return 根據data轉換的無符號整形資料
 */
template<typename T = uint32_t>
T payloadToUnsignedInt(std::vector<uint8_t> data, int valueSize = -1, T default_value = uint32_t(0)) {
    if (valueSize == -1) valueSize = sizeof(T);
    if (valueSize > data.size()) return default_value;
    T value = 0;
    for (int i = 0; i < valueSize; i++) {
        if (ENDIAN) {
            value |= (data[i] & 0xff) << ((valueSize - 1 - i) << 3);
        } else {
            value |= (data[i] & 0xff) << (i << 3);
        }
    }
    return value;
}
 
/**
 * 無符號整形轉換為載荷 byte陣列
 * @param value 無符號整形資料
 * @param valueSize 資料長度，單位：byte，-1表示根據T型別自動計算
 * @return 載荷 byte陣列
 */
template<typename T>
std::vector<uint8_t> uintToPayload(T value, int valueSize = -1) {
    if (valueSize == -1) valueSize = sizeof(T);
    std::vector<uint8_t> data(valueSize, 0);
    for (int i = 0; i < valueSize; i++) {
        if (ENDIAN) {
            data[i] = (value >> ((valueSize - 1 - i) << 3)) & 0xff;
        } else {
            data[i] = (value >> (i << 3)) & 0xff;
        }
    }
    return data;
}

/**
 * 載荷設定項
 */
const CmdManager cmd_manager = { 2, {  // 指令個數，下面是每一個指令的設定
        {"TCRQ", 3, {  // 設定項名，設定項對應的欄位數
            {"TE_SEQ_NO", -1, &FT_SHORT, 0},  // 具體設定項內欄位設定（欄位名，欄位偏移，欄位型別，設定項該欄位過濾條件
            {"CMD", -1, &FT_CHARS_4, "TCRQ"},  // 設定項要求該欄位等於"TCRQ"，資料不滿足則不匹配該設定項
            {"REPEAT_COUNT", -1, &FT_SHORT, 0}}}
}};

/**
 * 資料抽象類，提供二進位制流到物件的相互轉化能力
 * 內部類，只複用程式碼，不用於多型
 * @tparam size 資料位元組長度
 */
template<int size>
class DataType {
public:
    DataType() { resetData(); }
    // 初始化所有資料
    void resetData() const { memset((void *) (this), 0, size); }
    // 從二進位制流載入資料
    bool loadData(const std::vector<uint8_t>& data, int startIndex=0) {
        auto * p = (uint8_t *) this;  // 將自身當作二進位制陣列處理
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            *p = data[i + startIndex];
            p++;
        }
        return true;
    }
    // 基於自身生成新的二進位制資料流
    [[nodiscard]] std::vector<uint8_t> createData() const {
        std::vector<uint8_t> result;
        auto p = (uint8_t const *) this;
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            result.push_back(*p);
            p++;
        }
        return result;
    }
    [[nodiscard]] int getSize() const { return size; }
};
 
// 以順序宣告方式定義具體的二進位制資料型別，支援巢狀宣告
class MACHeader : public DataType<14> {
public:
    // 通過上述無符號整形與位元組流相互轉化的方法將netType的讀寫進行封裝
    [[nodiscard]] uint16_t getNetType() const {
        return payloadToUnsignedInt(std::vector<uint8_t>(netType.begin(), netType.end()), 2, uint16_t(0));
    }
    void setNetType(uint16_t _netType) {
        auto data = uintToPayload(_netType, 2);
        std::copy(data.begin(), data.end(), netType.begin());
    }
 
    // 提供與json互轉的能力，為了提供對映為python物件的能力
    bool loadJson(const Json::Value& json);
    [[nodiscard]] Json::Value createJson() const;
 
    std::array<uint8_t, 6> desMac;  // 佔多個位元組的資料採用std::array陣列描述，可避免型別丟失，同時保證資料型別仍然一致對其
    std::array<uint8_t, 6> srcMac;
    std::array<uint8_t, 2> netType;
};