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Bit-Schiebereien
Hallo Zusammen,
ich bekomme über TCP von einem Device Bytes gesendet und muss die Nutzdaten herausziehen und zwar möglichst schnell. Auf Assemblerebene muss nicht sein das ich mich damit eh nicht auskenne. Zu meiner Schande muss ich gestehen dass ich nie mit Bit-Schiebereien zu tun habe und deshalb nicht weis wie das geht. Ich habe z.b. 0x30 das ist binär 110000 davon muss ich die letzten zwei bits entfernen also bleibt 1100 das wiederum dezimal umgewandelt ergibt 12. Der Punkt ist, es muss schnell gehen. Ich muss aus einem Byte LSB, MSB oder auch z.b. bit 2-6 auslesen und dezimal umwandeln. Kann mir jemand dabei helfen? Gruß Kostas |
AW: Bit-Schiebereien
Hilft Dir
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AW: Bit-Schiebereien
vom Lehrbuch her ist mir das schon bekannt.
Wenn ich ein "komplettes" Byte habe ist das noch machbar.
Delphi-Quellcode:
Doch wie gehe ich hier vor:
procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);
var b:Byte; begin b := $30; //110000 Label1.caption := IntToStr(Ord(b shr 2)); //x shr 2 macht daraus 001100 und Ord die gewünschte 12 fertig end; Ich bekomme eine Reihe von ca. 60 Bytes (480Bits) und muss sie eigentlich im Ganzen betrachten. von diesem String muss ich Bit 173-178 herausziehen und dezimal ausgeben. Muss ich berechnen in welchem Byte(s) die Bits 173-178 stecken? sie werden sich sicherlich in mehrere Bits aufteilen. Ich kann ja nicht 21,6 bis 22,26 Bytes ausschneiden. Die Möglichkeit den String könnte ich Binär umwandeln und die Bits herausziehen. Das dauert zu lange. Die Frage ist, ob es eine effiziente Möglichkeit gibt aus einem beliebig langen String bestimmte Bits herauszuziehen. Gruß Kostas P.S. Übrigens, danke für den Link. Wird einiges besser erklärt wie in Lehrbüchern. |
AW: Bit-Schiebereien
Was bekommst du denn jetzt? Bytes oder Strings?
Gut, irgendwie bekommt man ja immer nur Bytes und ein String ist dann nur die Interpretation der Bytes ;) |
AW: Bit-Schiebereien
Mehr als 32 bzw. 64 Bit (je nach OS) kannst Du eh nicht am Stück betrachten, es sei denn, jemand kennt einen primitiven Datentypen, der mehr aufnehmen kann. Da wirst Du um Umrechnungen kaum herumkommen, aber wenn es sich um Strings aus Zeichen fester Größe handelt, ist das ja noch zu verschmerzen.
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AW: Bit-Schiebereien
Zitat:
aus diesem Byte-Paket die Nutzinformation tragen. Manchmal ist die Nutzinformation in einem Byte, manchmal über mehrere Bytes verteilt. Was ich habe ist der Index von-bis der Nutzinformation aus dem Byte-Paket. Jetzt geht es darum wie komme ich am schnellsten an die Nutzinformation heran. Gruß Kostas |
AW: Bit-Schiebereien
Zitat:
TCP/IP? Also hast Du doch sicher ein TIDBytes Buffer, oder? Wenn die zu untersuchenden Bit's innerhalb einer Byte-Grenze liegen... Prima (Byte AND Maske) SHR fertig... Wenn Dein Pattern über eine Byte-Grenze hinaus geht...
Delphi-Quellcode:
Zum Beispiel...
type
TBuffer : packet Record Byte1, Byte2 : byte; Treffer : word; Byte3 : byte; end; var Buffer : TBuffer; begin Move(IDBuffer[0],Buffer,length(Buffer)); Caption := inttostr((Buffer.Treffer and Maske) shr whatever); end; Mavarik PS: Oder nimm Buffer direkt als TCP/IP Zielpuffer! |
AW: Bit-Schiebereien
Hallo Mavarik,
Jedes Byte-Paket wandert in einer Queue damit ich es sequenziell abarbeiten kann. Ein Paket enthält an Vielzahl an Nutzdaten. Die meisten überschreiten die Bytegrenzen. Am einfachsten scheint mir die Möglichkeit das gesamte Paket in einem langen Binär-String umzuwandeln und danach die einzelnen Bits herausziehen. Dann ist es mir Egal ob eine Bytegrenze überschritten wurde oder nicht. Was mich dabei stört ist, das dauert relativ lange. Die Version mit dem packet Record hab ich nicht verstanden. Was machst du da genau? Was hast du angenommen für IDBuffer? Gruß Kostas |
AW: Bit-Schiebereien
.. sind die Daten (60Byte) immer gleich aufgebaut?
Eventuell würde sich dann ja variante Records anbieten. In etwas so:
Delphi-Quellcode:
Grüße
type
TDataType = record case boolean of true: (rawData: ARRAY[0..59] of Byte); false: ( data1: ... data2: ... ) end; Klaus |
AW: Bit-Schiebereien
leider nicht, die Paketgröße variiert stark. Jedes Paket hat im Byte1 eine Typisierung und in Byte2 eine Länge.
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AW: Bit-Schiebereien
Mit der Typisierung und der Länge kann man schon eine Factory aufbauen, die dann aus einem Stream entsprechende Instanzen erzeugt.
Das Grundproblem wird dadurch aber nicht gelöst. Wie wäre es mit so einer Lösung ![]() Würde ich in deinem Fall aber eher als Klasse aufbauen, das Prinzip ist aber gleich |
AW: Bit-Schiebereien
vergiß es, Sir Rufo hat da was viel besseres.
Gruß K-H |
AW: Bit-Schiebereien
Hallo Zusammen,
den Record habe ich noch nicht verstanden. In rawData in mein Paket. Wie habt ihr die Verarbeitung gedacht? Wie gesagt, eine Nutzinformation kann sich von einem Bit bis hin zu mehrere Bytes ausbreiten. Was ich habe ist immer nur der Index für Start und Ende einer Nurtinformation innerhalb eines Paketes in rawData. Ist die binäre Interpretation von rawData und dann einfach über den Index bequem zugreifen oder doch berechnen in welchem Byte der Anfang und das Ende der Nurtinformation steckt, die Bytes herausziehen, die Bits aus dem Anfang-Byte extrahieren, die Bytes mitten drin dazu packen, die Bits vom letzten Byte extrahieren und dazupacken. |
AW: Bit-Schiebereien
Zitat:
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AW: Bit-Schiebereien
Zitat:
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Zitat:
Delphi-Quellcode:
ist schlecht gewählt, denn mit einem Call wird der gesamte Wert ausgelesen.
GetBits
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AW: Bit-Schiebereien
Nimm einfach einen Varianten Record... Da kopierst Du Dein Status Byte an die richtige Stelle und hast direkten Zugriff auf alle Bit-Kombinationen...
Mavarik [OT für alte Hasen] PS.: Boh... Warum lassen uns die Kiddies hier immer rum rätzeln, anstatt direkt mal die Struktur zu posten... So könnte man die meisten Fragen in einer Antwort beantworten... [/OT] |
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Zitat:
Mavarik |
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Zitat:
Der Wert muss aus den Bits (von links 0-basierend gezählt) 14-17 kommen. |
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Zitat:
@Kostas Der Trick bei dem varianten Record ist, daß unter verschiedenen Namen, die gleichen Daten erreichbar sind. (OK ist nicht die reine Lehre)
Delphi-Quellcode:
Du kannst jetzt über meinwert.rawData[0] meinwert.Tuep und meinwert.Tip auf das erste Byte zugreifen, und es ist immer der selbe Wert.
TDataType = record
case integer of 0: (rawData: Array[0..59] of Byte); 1: (data1 : Array[0..29] of Word; 3: record Tuep:byte; Lang:byte; Wert1:longint;wert2:byte.....; 4: record Tip :byte; Long:byte; filler1:byte; wert11:word end; ) end; var meinwert:TDataType; Mit der Variante 4 hast Du Zugriff auf RawData[3] und RawData[4], Du mußt nur auf die ByteOrder aufpassen. (Ich kann's mir nicht merken) Gruß K-H |
AW: Bit-Schiebereien
Um wieviele Bit wird denn verschoben?
Bei maximal 8 und verschieben nacht rechts: - man nimmt ein Byte und verschiebt dessen Bits um X nach rechts - dazu kommen noch die Bits des vorherrigen Bytes, welche um (8-X) Bits nach links verschoben werden - das Beides dann mit OR verbinden - und nun nur noch das Ganze für jedes andere Byte machen (vom rechten Byte, bis zum Linken) Das läßt sich natürlich noch bis Integer/Int64 aufweiten, wobei man da auf "ungerade" Bytes achten muß, welche keine vollen Interger/Int64 ergeben. |
AW: Bit-Schiebereien
Zitat:
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Wie wäre es mit einer kleinen Klasse?
Delphi-Quellcode:
Und 'GetBits' macht nichts anderes, als die Bytes aus data von Index BitsFrom/8-BitsTo/8 zu kopieren und um BitsFrom mod 8 zu shiften (den Überlauf vom folgenden Byte einmaskieren), und vom letzten Byte müssen die Bits (BitsTo mod 8 - BitsFrom mod 8) weggeschnippelt werden.
Type
TBits = Class public constructor Create (data : TBytes); function GetBits (BitFrom, BitTo : Integer) : TBytes; End; Irgendwie so jedenfalls. Mit Papier und Stift sind die Shiftoffsets und das letzte Maskieren doch schnell zusammengezählt. Alternativ (aber saulangsam) überführt man den Byte-Stream in ein Array of Boolean und bei der Abfrage erzeugt man aus dem Bits dann wieder einen Byte-Stream. |
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Zitat:
Die praktische Umsetzung ist der zweite Schritt. Gruß K-H |
AW: Bit-Schiebereien
Und wenn man groß hinaus will:
Es gibt unzählige Mathebibliotheken für "große" Zahlen, welche man auch verwenden könnte. |
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Wie schnell muss dass denn sein?
Ich frage einen 4-Bit Wert aus 2 Bytes
Code:
genau 1.000.000 ab und das dauert hier so 18ms.
1111111001111111
Wenn das schnell genug ist, dann kann ich den Code hier mal reinstellen. |
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Zitat:
Gruß K-H |
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Ok, hier der Code.
Durch das Verschieben sollten keine Wert mit mehr als 25bit abgerufen werden, da es sonst zu komischen Ergebnissen kommen kann :) Es erfolgt keine Überprüfung der Index-Werte ... wer das möchte, der kann sich das ja noch einbauen :) UPDATE Ich habe nochmals ca. 2ms weniger (bei 1.000.000 Zugriffen) herausgekitzelt durch eine Änderung in der
Delphi-Quellcode:
Methode :)
GetData
Delphi-Quellcode:
program dp_180297;
{$APPTYPE CONSOLE} {$R *.res} uses System.Generics.Collections, System.Classes, System.SysUtils, System.Diagnostics, BaseData in 'BaseData.pas', BaseDataFactory in 'BaseDataFactory.pas'; type TData1 = class( TBaseData ) public property Value1 : Integer index $000604 read GetData; // Offset 6 Bit-Width 4 property Value2 : Integer index $000010 read GetData; // Offset 0 Bit-Width 16 end; procedure ValueCheck( AInstance : TData1 ); begin Assert( AInstance.Value1 = 9 ); Assert( AInstance.Value2 = 65151 ); end; procedure PerformanceCheck( AInstance : TData1 ); const C_ROUNDS = 1000000; var LWatch : TStopwatch; LValue : Integer; LIdx : Integer; begin LWatch := TStopwatch.StartNew; for LIdx := 1 to C_ROUNDS do begin LValue := AInstance.Value1; end; LWatch.Stop; Writeln( C_ROUNDS, ' Rounds in ', LWatch.ElapsedMilliseconds, 'ms' ); end; procedure FactoryTest; var LStream : TStream; LData : TBytes; LInstance : TBaseData; begin TBaseDataFactory.RegisterType( $00, TData1 ); LStream := TMemoryStream.Create; try LData := TBytes.Create( $00 { Type } , $02 { Size of Data } , $FE, $7F ); LStream.Write( LData, Length( LData ) ); LStream.Seek( 0, soFromBeginning ); LInstance := TBaseDataFactory.CreateFromStream( LStream ); try ValueCheck( LInstance as TData1 ); finally LInstance.Free; end; finally LStream.Free; end; end; procedure Main; var LData : TBytes; LInstance : TData1; begin LData := TBytes.Create( $FE, $7F ); // 1111111001111111 // ......====...... // Value1 ^ = 1001(bin) = 9(decimal) LInstance := TData1.Create( LData ); try ValueCheck( LInstance ); PerformanceCheck( LInstance ); finally LInstance.Free; end; end; begin ReportMemoryLeaksOnShutdown := True; try Main; FactoryTest; except on E : Exception do Writeln( E.ClassName, ': ', E.Message ); end; ReadLn; end.
Delphi-Quellcode:
unit BaseData;
interface uses System.SysUtils; type TBaseData = class private FData : TBytes; protected function GetData( const Index : integer ) : integer; public constructor Create( AData : TBytes ); end; implementation { TBaseData } constructor TBaseData.Create( AData : TBytes ); begin inherited Create; FData := AData; end; function TBaseData.GetData( const Index : integer ) : integer; var LBitCount : integer; LBitOffset : integer; LByteOffset : integer; LByteIdx : PByte; LMask : Byte; begin LBitCount := index and $FF; LBitOffset := ( index shr 8 ) and $FFFF; LByteOffset := LBitOffset div 8; LBitOffset := LBitOffset - LByteOffset * 8; LByteIdx := @FData[LByteOffset]; LMask := ( 1 shl ( 8 - LBitOffset ) ) - 1; Result := ( LByteIdx^ and LMask ); LBitCount := LBitCount - ( 8 - LBitOffset ); while LBitCount > 0 do begin Inc( LByteIdx ); Result := Result shl 8; Result := Result or LByteIdx^; LBitCount := LBitCount - 8; end; if LBitCount < 0 then Result := Result shr ( -LBitCount ); end; end.
Delphi-Quellcode:
unit BaseDataFactory;
interface uses System.Generics.Collections, System.Classes, System.SysUtils, BaseData; type TBaseDataClass = class of TBaseData; TBaseDataFactory = class private class var _Types : TDictionary<Byte, TBaseDataClass>; protected class constructor Create; class destructor Destroy; public class function CreateFromStream( AStream : TStream ) : TBaseData; class procedure RegisterType( AType : Byte; AClass : TBaseDataClass ); end; implementation { TBaseDataFactory } class constructor TBaseDataFactory.Create; begin _Types := TDictionary<Byte, TBaseDataClass>.Create; end; class function TBaseDataFactory.CreateFromStream( AStream : TStream ) : TBaseData; var LType : Byte; LSize : Byte; LData : TBytes; LClass : TBaseDataClass; begin AStream.Read( LType, SizeOf( LType ) ); AStream.Read( LSize, SizeOf( LSize ) ); SetLength( LData, LSize ); AStream.Read( LData, LSize ); LClass := _Types[LType]; // Bei einem unbekannten Typen wird hier eine Exception geworfen Result := LClass.Create( LData ); end; class destructor TBaseDataFactory.Destroy; begin _Types.Free; end; class procedure TBaseDataFactory.RegisterType( AType : Byte; AClass : TBaseDataClass ); begin _Types.AddOrSetValue( AType, AClass ); end; end. |
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!Danke!:-D
K-H |
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Zitat:
Ein kleines Performance-Update habe ich auch noch eingebaut :) |
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Zitat:
Aber da wir immer noch nicht die Struktur kennen... Mavarik |
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Zitat:
Aber die Chance ist recht groß, daß es beim Create knallt. |
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Zitat:
Delphi-Quellcode:
noch nicht aufgefallen.
TDictionary
Kannst du das mal erläutern? |
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Sodele, ich habe die Methode nochmals überarbeitet und jetzt kann man auch die vollen 32bit für einen Integer auslesen, ohne dass es einem um die Ohren fliegt ;)
Im Debug-Mode bleibt es bei ca. 16ms und im Release-Mode sind es ca. 7ms (jeweils für 1.000.000 Abfragen). Ich denke mal, das müsste von der Geschwindigkeit ausreichen :stupid:
Delphi-Quellcode:
unit BaseData;
interface uses System.SysUtils; type TBaseData = class private FData : TBytes; protected function GetData( const Index : integer ) : integer; public constructor Create( AData : TBytes ); end; implementation { TBaseData } constructor TBaseData.Create( AData : TBytes ); begin inherited Create; FData := AData; end; function TBaseData.GetData( const Index : integer ) : integer; var LBitCount : integer; LBitOffset : integer; LByteOffset : integer; LByteIdx : PByte; LMask : Byte; begin LBitCount := index and $FF; if LBitCount > 32 then raise EArgumentOutOfRangeException.CreateFmt( 'Index %x contains invalid BitWidth %x', [index, LBitCount] ); LBitOffset := ( index shr 8 ) and $FFFFFF; LByteOffset := LBitOffset div 8; LBitOffset := LBitOffset - LByteOffset * 8; LByteIdx := @FData[LByteOffset]; { TODO : RangeCheck for LByteOffset } if LBitCount > 0 then begin LMask := ( 1 shl ( 8 - LBitOffset ) ) - 1; Result := ( LByteIdx^ and LMask ); LBitCount := LBitCount - ( 8 - LBitOffset ); end else begin Result := 0; Exit; end; while LBitCount >= 8 do begin Inc( LByteIdx ); Result := Result shl 8; Result := Result or LByteIdx^; LBitCount := LBitCount - 8; end; if LBitCount > 0 then begin Inc( LByteIdx ); Result := Result shl LBitCount; LMask := ( 1 shl ( 8 - LBitOffset ) ) - 1; Result := Result or ( ( LByteIdx^ shr ( 8 - LBitCount ) ) and LMask ); end; end; end. |
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Ich vermute in der Methode noch Fehler.
Code:
Ergebnis sollte meiner Meinung nach $0003F7E1 sein, tatsächliches Ergebnis $000117E3.
LBitOffset = 11
LBiCount = 18 Byte 0------- 1------- 2------- 3------- Bits 01234567 89012345 67890123 45678901 Info 00000000 00010000 11111101 11111000 $00 $08 $BF $1F Erg. 10000111 11101111 11000000 00000000 $E1 $F7 $03 $00 Scheinbar werden am Anfang und Ende die falschen Bits ausgewählt und auch die Reihenfolge der Byte LSB..MSB stimmt nicht.
Delphi-Quellcode:
const
FData: array[0..3] of Byte = ($00, $08, $BF, $1F); function TBaseData.GetData( const Index : integer ) : integer; var LBitCount : integer; LBitOffset : integer; LByteOffset : integer; LByteIdx : PByte; LMask : integer; LShift: integer; begin LBitCount := Index and $FF; if LBitCount > 32 then raise EArgumentOutOfRangeException.CreateFmt( 'Index %x contains invalid BitWidth %x', [index, LBitCount] ); if LBitCount = 0 then begin Result := 0; Exit; end; LBitOffset := ( Index shr 8 ) and $FFFFFF; LMask := $FFFFFFFF shr ( 32 - LBitCount ); LByteOffset := LBitOffset div 8; LBitOffset := LBitOffset mod 8; { RangeCheck for LByteOffset } if (Length(FData) - LByteOffSet) < ((7 + LBitCount) div 8) then raise EArgumentOutOfRangeException.CreateFmt( 'Index %x contains invalid BitOffset %x for BitWidth %x', [Index, LBitOffset, LBitCount] ); LByteIdx := @FData[LByteOffset]; Result := LByteIdx^ shr LBitOffset; LShift := ( 8 - LBitOffset ); Dec( LBitCount, LShift); Inc( LByteIdx ); while LBitCount > 0 do begin {$R-} Result := Result or (Integer(LByteIdx^) shl LShift); {$R+} Inc( LShift, 8); Dec( LBitCount, 8); Inc( LByteIdx ); end; Result := Result and LMask; end; |
AW: Bit-Schiebereien
Sollte man den Offset und den Index nicht lieber doch als zwei Parameter übergeben, anstatt das irgendwie von hinten durch die Brust ins Auge umständlich kodieren zu müssen? So richtig einfach und klar ist das ja nicht.
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Der Index liegt scheinbar in den Daten bereits in dieser Form codiert vor.
Das Decodieren könnte man sicher in eine eigene Methode auslagern.
Delphi-Quellcode:
Als Datentyp würde ich für diese Anwendungsfall Integer generell auch durch vorzeichenlose Typen ersetzen.
procedure TBaseData.DecodeIndex(const AIndex : DWord; out ABitOffset, ABitCount: DWord);
begin ABitOffset := (AIndex shr 8) and $FFFFFF; ABitCount := AIndex and $FF; end; |
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@Kostas Boh ej....
Schon 38 Nachrichten in diesem Thread und wir rätzeln hier immer noch um den Brei rum... Gib uns doch einfach mal die Struktur die "da ankommt" und Du hast sicherlich in 2 Min den Record um das aus zu lesen... Mavarik |
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