3个bytes, 怎么接?

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这个问题，对于熟悉C语言的人来说，答案很简单。

不过对我这种不熟悉C语言的人，在坑中「摸索」良久，先后尝试好几种方法。

其实，生活中很多事情也像编程：解决问题的办法有万千，但某些方法确实是比较优雅的。

在这个「摸索」的过程中，也是一个蛮有趣的过程，遂记之。

问题

在过去的项目中，所接触到的「协议/指令(protocol/command)」，数据大多是以1个byte(字节)，2个bytes，4个bytes，8个bytes……为单位进行切割组合的。类似如下指令：

xxxCommand:

  • [1]commandID# 0xFF // 方括号数字：该数据所占字节(byte)数
  • [1]week:
    • bit0:Mon
    • bit1:Tue
    • bit2:Wed
    • bit3:Thu
    • bit4:Fri
    • bit5:Sat
    • bit6:Sun
    • bit7:不使用
  • [4]ip address
  • [2]reserved
  • [1]checksum

这时候，1 byte的数据，用UInt8接，2 bytes的数据，用UInt16接，4 bytes的数据，用UInt32接——一切都很美好。

关于UInt8、UInt16、UInt32等数据类型，在MacTypes.h中，有相关说明：

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/********************************************************************************
    Base integer types for all target OS's and CPU's
    
        UInt8            8-bit unsigned integer 
        SInt8            8-bit signed integer
        UInt16          16-bit unsigned integer 
        SInt16          16-bit signed integer           
        UInt32          32-bit unsigned integer 
        SInt32          32-bit signed integer   
        UInt64          64-bit unsigned integer 
        SInt64          64-bit signed integer   
*********************************************************************************/

也有具体定义：

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typedef unsigned char                   UInt8;
typedef signed char                     SInt8;
typedef unsigned short                  UInt16;
typedef signed short                    SInt16;

而最近，遇到一种新情况：硬件那边发过来的数据，是3个bytes为单位的数据——有3个bytes的mac地址(截取了mac地址的一半，发送/广播给手机端)，也有3个bytes的大气压数据。类似如下数据格式：

xxxCommand:

  • [2]UUID
  • [3]mac // 截取了mac地址的一半
  • [3]presure // 据闻大气压数值，2 bytes表示不完，4 bytes又太多了，所以定义了3 bytes～
  • …

于是，就有了此文的标题：系统没有UInt24，3个bytes的数据，怎么接？（不要怪我问那么白痴的问题）

先贴出我所认为的「最优雅」解决方案，再描述一下我「踩坑」的心路历程。

Solution:

1.先定义一个UInt24

关于如何定一个UInt24，StackOverFlow上有人提问：How to define 24bit data type in C?。

尝试过某个回答者的做法：

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struct int24{
    unsigned int data : 24;
};

经验证，这个写法不work，因为这个类型还是占4个bytes（用sizeof()函数打印验证），这样拿去接数据，会把别人的那个byte也装过来，后面的数据就会乱掉。

那试着仿照MacTypes.h里的定义，定义如下：

typedef unsigned char[3] UInt24;

这样OK吗？事实上，也有问题，系统会报如下错误：

Brackets are not allowed here; to declare an array, place the brackets after the identifier. Replace ‘[3] UInt24’ with ‘ UInt24’

报错说得很清楚：方括号放错地方。要定义一个array(数组/数列)，方括号应该放在新定义类型名称的后面：

typedef unsigned char UInt24[3];

这样就OK了。

2.定义command

有了对应的「容器」装数据，那接下来可以定义command(指令)了：

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typedef struct __attribute__((packed)) {
    UInt16 UUID;
    UInt24 mac; // 用自己定义的UInt24接数据 
    UInt24 pressure;
} D2MXxxCommand; // D2M: Device to Mobile phone

其实到这里，基本就把问题解决了，后面该干嘛干嘛了。但是在获取到数据，显示出来的过程中，有些写法还是刷新了我的认知（主要还是自己对C语言不熟）。

  • 将mac地址的3个bytes转为十六进制形式的字符串

    一开始我用了很复杂的方法，网上查到的方法也大都比较复杂（下面会有叙述）。

    而实际上，只需要一行就OK了：

    NSString *macHexString = [NSString stringWithFormat:@"%02X%02X%02X", cmd->mac[0], cmd->mac[1], cmd->mac[2]];

    正常的占位符应该是%X，而这里中间的02，表示该十六进制数限制固定两位数。

    目的是预防这种情况：当第一个byte是小于16的数，只输出1位。例：0x014B5C，如果是用%X，则只输出14B5C；而用%02X，则可输出014B5C。

    直接用%02X，就无须再额外判断第一个byte长度是否小于1，如果小于1，再在前面补个零……

    备注：这个写法，参考了以前公司boss的写法。

  • 将pressure(大气压)的3个byte转为十进制浮点数

    比如，我们用UInt24接了一个数：0x0185B2（大气压），要转换为十进制的浮点数：

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    // 大气压值 = 十进制值 / 100 
    float pressure = ((cmd->pressure[0]<<16) + (cmd->pressure[1]<<8) + cmd->pressure[2]) * 0.01;

    因为大气压的值，同事定义为：该十六进制数的十进制形式再除以100。所以，思路就是将该3个独立的byte组合成一个完整的数，再转十进制就OK了。

    cmd->pressure[0]<<16的意思，就是将pressure中第一个byte左移16bit(位)，也就是左移2个byte(字节)的位置——所以操作完后，pressure中第一个byte，从右往左数，就变成是第三个byte了。如下图所示(将0x01往左移16bit(位))：

    将0x01往左移16bit(位)

    cmd->pressure[1]<<8也做了类似的事情，将pressure中第二个byte左移8bit(位)，也就是左移1个byte(字节)的位置，如下图(将0x85往左移8bit(位))：

    将0x85往左移8bit(位)

    最后把他们加起来，就是我们要的数了：997.62(Hpa)。

    另外,

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    float pressure = ((cmd->pressure1 * 65536) + (cmd->pressure2 * 256) + cmd->pressure3) * 0.01

    也有同样的效果，但个人认为这样操作，没有用<<操作符直观易懂。

以上，就是关于「3个bytes, 怎么接?」的回答。

接下来描述一下踩过的「坑」。

其他的尝试:

1.定义成3个单独的UInt8

最开始想到，就是单独定义3个UInt8来接数据：

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UInt8 pressure1;
UInt8 pressure2;
UInt8 pressure3;

写完这个还「怨气满满」地想：为什么非得要传3个bytes过来，多一个、少一个不行吗？

这埋怨虽是戏言，但是从「产品、消费者」的角度思考，又可以延伸到另外一件事：我们写的框架、软件、产品，有一个重要的准绳——「把复杂留给自己，把简单留给客户」。大部分人拿到一个东西，肯定希望是「插电即用」的，并不希望东折腾西捣鼓才能使用。

扯远了，继续：拿到这3个bytes后，第一反应就是NSData对象——于是就变着法把这三个bytes捣鼓成NSData对象：

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// 将3个bytes重新组合起来
Byte pressureBytes[] = {cmd->pressure1, cmd->pressure2, cmd->pressure3};
// 转为NSData
NSData *pressureData = [NSData dataWithBytes:pressureBytes length:sizeof(pressureBytes)];

然后又想办法将NSData对象捣鼓成十六进制字符串，或者是十进制的浮点数——硬生生把一行代码搞定的事情，写成了几十行。

2.定义成UInt8 mac[3]

定义成UInt8 mac[3]形式，其实这和最上面定义UInt24是类似的，只是最上面的方法起了一个更易于理解的UInt 24而已。

3.用UInt32接数据，再截前面3个bytes

这种方法也work，不过要注意，UInt32接回来的数据是4bytes，最后一个byte要进行正确处理(正确给到其他需要的地方)，否则后面数据的读取全会乱(少一个byte)。

另外，还试过定义成char *mac形式，不work，因为sizeof(cmd->mac)是8，一个指针占用了8 bytes，并不是我们想要的3bytes。

所以，

还要继续熟悉C语言。

毕