位对齐访问任何位长度字节对齐的缓冲区
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【中文标题】位对齐访问任何位长度字节对齐的缓冲区【英文标题】:Bit aligned Acess of any bit length byte aligned buffer 【发布时间】:2012-08-28 13:09:34 【问题描述】:对于嵌入式系统(小 Endian ARM,语言 C - 即使我在这里用于测试目的 C++),我编写了附加的代码。我必须发送和接收不同的配置数据,位对齐和给定的位长度。使用 field_conf_t 对我必须发送/接收的每个变量执行配置,例如:
typedef struct field_conf_t ... ; // see below
typedef struct
field_conf_t a;
field_conf_t b;
field_conf_t c;
tx_fields_conf_t;
const tx_fields_conf_t tx_fields_conf =
0, 8 , // a - offset/length
28, 12 , // b - offset/length
56, 8 // c - offset/length
;
我遇到的问题是,我对单个 Bit-Ops 想太多了,测试失败了。
代码如下:
#include <stdint.h>
#define BOOST_TEST_MODULE BitFieldTest
#include <boost/test/unit_test.hpp>
typedef uint8_t uint8;
typedef uint16_t uint16;
typedef uint32_t uint32;
typedef unsigned long long uint64;
typedef struct
uint8 offset; // [0-63]
uint8 length; // [1-32]
field_conf_t;
typedef struct
field_conf_t a;
field_conf_t b;
field_conf_t c;
tx_fields_conf_t;
typedef union
uint8 buf[8];
uint64 contents;
msg_t;
void set_value(msg_t* const msg, const field_conf_t* const field, uint32 value)
const uint32 mask = (1 << field->length) - 1;
msg->contents &= ~(mask << field->offset); // clear old contens
msg->contents |= (value & mask) << field->offset; // set new contens
uint32 get_value(const msg_t* const msg, const field_conf_t* const field)
const uint32 mask = (1 << field->length) - 1;
uint64 value = (msg->contents >> field->offset);
value &= mask;
return (uint32)value;
// ########################################################################
struct TestFixture
TestFixture() : a(0xAA), b(0xBBB), c(0xCC)
conf.a.offset = 0; conf.a.length = 8;
conf.b.offset = 25; conf.b.length = 12;
conf.c.offset = 56; conf.a.length = 8;
uint32 a, b, c;
msg_t msg;
tx_fields_conf_t conf;
;
BOOST_FIXTURE_TEST_SUITE(MsgBitfieldTest, TestFixture);
BOOST_AUTO_TEST_CASE(Test_01)
set_value(&msg, &conf.a, a);
BOOST_CHECK(get_value(&msg, &conf.a) == a);
set_value(&msg, &conf.b, b);
BOOST_CHECK(get_value(&msg, &conf.a) == a);
BOOST_CHECK(get_value(&msg, &conf.b) == b);
set_value(&msg, &conf.c, c);
BOOST_CHECK(get_value(&msg, &conf.a) == a);
BOOST_CHECK(get_value(&msg, &conf.b) == b);
BOOST_CHECK(get_value(&msg, &conf.c) == c);
BOOST_AUTO_TEST_SUITE_END();
和测试运行输出
Running 1 test case...
d:/work/bugee/test/can_msg/msg_bitsfields/msg_bitsfields/main.cpp(65): error in
"Test_01": check get_value(&msg, &conf.b) == b failed
d:/work/bugee/test/can_msg/msg_bitsfields/msg_bitsfields/main.cpp(69): error in
"Test_01": check get_value(&msg, &conf.b) == b failed
d:/work/bugee/test/can_msg/msg_bitsfields/msg_bitsfields/main.cpp(70): error in
"Test_01": check get_value(&msg, &conf.c) == c failed
*** 3 failures detected in test suite "BitFieldTest"
缓冲区大小始终为 8 字节;我很高兴我可以在这里使用 64 位 long long;在我在字节对齐操作上也失败之前(每个字节上的掩码和位操作)。注意,该值不能大于 int32 /uint32。我也知道 C 位域。它们太慢了,我需要一个用于嵌入式系统的快速解决方案(还有其他耗时的任务)。
我也对具有 lsb/msb 32 位甚至 8 字节切片快速解决方案的解决方案感兴趣,但我认为由于编译器的原因,使用 64 位数据类型的性能更高。
【问题讨论】:
【参考方案1】:在你的第一个代码块中你有什么问题:
const tx_fields_conf_t tx_fields_conf =
0, 8 , // a - offset/length
28, 12 , // b - offset/length -- note the 28 here as the offset
56, 8 // c - offset/length
;
但稍后在您的应用程序中,您有:
struct TestFixture
TestFixture() : a(0xAA), b(0xBBB), c(0xCC)
conf.a.offset = 0; conf.a.length = 8;
conf.b.offset = 25; conf.b.length = 12; // offset is *25* here, not 28 as above. Poss. problem?
conf.c.offset = 56; conf.a.length = 8;
uint32 a, b, c;
msg_t msg;
tx_fields_conf_t conf;
;
这可能是一个重要的差异吗?也许什么都没有,但我确实注意到了......我想我会指出来。
【讨论】:
感谢您确实指出了这一点,但这并不重要。我喜欢在最终版本中使用的结构“API”。【参考方案2】:问题在于set_value
const uint32 mask = (1 << field->length) - 1;
msg->contents &= ~(mask << field->offset); // clear old contens
msg->contents |= (value & mask) << field->offset; // set new contens
mask << field->offset
是一个 32 位值,因此当 field->offset + field->length >= 32
时会溢出边缘。将mask
更改为 64 位应该可以将位移作为 64 位操作执行:
const uint64 mask = (1 << field->length) - 1;
【讨论】:
以上是关于位对齐访问任何位长度字节对齐的缓冲区的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章