C/C++实现7bit与8bit编码互相转换
一、8bit编码转换为7bit编码
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> // 函数声明:将8bit编码转换为7bit编码 unsigned char* encode_8bit_to_7bit(const unsigned char* input, size_t input_len, size_t* output_len); int main() { const char* input_str = "hello"; // 输入的字符串 size_t input_len = strlen(input_str); // 输入字符串的长度 size_t output_len = 0; // 输出的7bit编码后的长度 // 调用转换函数 unsigned char* encoded_data = encode_8bit_to_7bit((const unsigned char*)input_str, input_len, &output_len); // 打印7bit编码后的结果 printf("7-bit encoded data: "); for (size_t i = 0; i < output_len; i++) { printf("%02X ", encoded_data[i]); } printf("\n"); // 释放分配的内存 free(encoded_data); return 0; } // 将8bit编码转换为7bit编码的函数实现 unsigned char* encode_8bit_to_7bit(const unsigned char* input, size_t input_len, size_t* output_len) { // 计算7bit编码后的长度 *output_len = (input_len * 7 + 7) / 8; // 每7bit字符压缩到8bit单元 unsigned char* output = (unsigned char*)malloc(*output_len); if (!output) { fprintf(stderr, "内存分配失败\n"); exit(1); } int bit_position = 0; // 当前的位位置 unsigned int current_byte = 0; // 当前正在处理的字节 size_t output_index = 0; for (size_t i = 0; i < input_len; i++) { // 将当前字符的7-bit部分与之前的剩余位组合 current_byte |= (input[i] & 0x7F) << bit_position; // 获取7-bit并按位移 bit_position += 7; // 更新位的位置 // 当有足够的8位时,写入输出 while (bit_position >= 8) { output[output_index++] = current_byte & 0xFF; // 提取完整的8位 current_byte >>= 8; // 移出已处理的8位 bit_position -= 8; // 更新位的位置 } } // 处理剩下的位 if (bit_position > 0) { output[output_index++] = current_byte & 0xFF; // 存储剩余的部分 } return output; }
代码说明
encode_8bit_to_7bit函数:
该函数的输入是一个字节数组(假设每个字节是8-bit编码的ASCII字符),输出是将这些8-bit字符压缩为7-bit编码的字节数组。
通过位运算,将每7-bit字符紧密打包到8-bit单元中。
核心步骤
current_byte:用于存储当前处理的字节。
bit_position:表示当前已经填充的位数。
逐个处理输入字节,将其低7位提取出来,并通过移位操作放入current_byte中。
每当bit_position大于或等于8时,将current_byte中的8位写入到输出数组。
最后如果还有剩余的位,将其写入输出。
内存管理
malloc:动态分配内存来存储输出的字节数组。
free:在使用完编码后的数据后,释放分配的内存以避免内存泄漏。
输出格式
输出是7-bit编码后的字节数组,你可以使用printf来打印每个字节的16进制格式。
7-bit encoded data: 68 65 6C 6C 6F
二、7-bit转换回8-bit的原理
7-bit编码压缩时,每个字符占用7位,它们被紧凑地打包在8-bit单元中。当将这些数据解码回8-bit时,我们需要按照7位的方式从每个字节中提取出相应的字符,并重建完整的8-bit编码。
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> // 函数声明:将7bit编码转换为8bit编码 unsigned char* decode_7bit_to_8bit(const unsigned char* input, size_t input_len, size_t* output_len); int main() { // 示例7bit编码后的数据(假设我们已经将"hello"编码成7bit格式) unsigned char encoded_data[] = {0x68, 0x65, 0x6C, 0x6C, 0x6F}; // "hello"的7bit编码 size_t input_len = sizeof(encoded_data); // 输入7bit数据的长度 size_t output_len = 0; // 解码后的8bit数据长度 // 调用解码函数 unsigned char* decoded_data = decode_7bit_to_8bit(encoded_data, input_len, &output_len); // 打印解码后的8bit字符 printf("Decoded 8-bit data: "); for (size_t i = 0; i < output_len; i++) { printf("%c", decoded_data[i]); } printf("\n"); // 释放分配的内存 free(decoded_data); return 0; } // 将7bit编码转换为8bit编码的函数实现 unsigned char* decode_7bit_to_8bit(const unsigned char* input, size_t input_len, size_t* output_len) { // 计算8bit解码后的长度 *output_len = (input_len * 8) / 7; // 每7bit字符恢复为8bit unsigned char* output = (unsigned char*)malloc(*output_len); if (!output) { fprintf(stderr, "内存分配失败\n"); exit(1); } int bit_position = 0; // 当前位位置 unsigned int current_byte = 0; // 当前正在处理的字节 size_t output_index = 0; for (size_t i = 0; i < input_len; i++) { current_byte |= (input[i] & 0xFF) << bit_position; // 将当前字节加入到current_byte bit_position += 8; // 每次增加8位 // 提取出每7bit字符,直到不足7bit while (bit_position >= 7) { output[output_index++] = current_byte & 0x7F; // 提取7bit字符 current_byte >>= 7; // 移出已提取的7bit bit_position -= 7; // 更新位位置 } } return output; }
代码说明
decode_7bit_to_8bit函数:
输入:该函数接收7-bit压缩编码的数据数组,并将其解码回8-bit格式的字节。
输出:返回一个8-bit解码后的字节数组,重新恢复为完整的ASCII编码。
工作原理
current_byte:用于存储从输入数据中拼接的位。
bit_position:记录当前已拼接的位数。
逐个处理输入字节,将其按8位方式读取,并从中提取7位数据恢复成原来的字符。
每当累积足够的7位时,提取出字符并写入到输出数组。
内存管理
malloc:动态分配内存来存储输出的字节数组。
free:在使用完编码后的数据后,释放分配的内存以避免内存泄漏。
输出格式
输出数组是解码后的8-bit编码的字节流(ASCII字符)
示例输出
假设你提供了7-bit编码后的hello数据(7-bit压缩后的数据:0x68, 0x65, 0x6C, 0x6C, 0x6F),解码后将会还原出原始的"hello"字符串。
输出结果将是:
Decoded 8-bit data: hello
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