将64位整数转换为7位字符的数组

Question

假设我有一个函数vector<unsigned char> byteVector(long long UID) ，返回一个64位整数UID的字节表示形式作为vector 。 此向量随后用于将数据写入文件。

现在，因为我决定要使用Python读取该文件，所以我必须遵守utf-8标准，这意味着我只能使用每个char的前7位 。 如果最高有效位为1，我将无法再将其解码为字符串，因为这些仅支持ASCII字符。 另外，我还必须通过命令行界面将这些字符串传递给其他进程，该界面也仅支持ASCII字符集。

在出现此问题之前，我将64位整数分成8个独立字节的方法如下，该方法的确非常有效：

vector<unsigned char> outputVector = vector<unsigned char>();
unsigned char * uidBytes = (unsigned char*) &UID_;
for (int i = 0; i < 8; i++){
    outputVector.push_back(uidBytes[i]);
}

当然，这并不工作了，作为约束“HBit可能不是1”中的每一个的最大值限制unsigned char到127我最简单的选择，现在当然会重新更换一个push_back与此调用：

outputVector.push_back(uidBytes[i] / 128);
outputVector.push_back(uidBytes[i] % 128);

但这似乎有点浪费，因为每个unsigned char对中的第一个只能为0或1，否则我会浪费一些本可以使用的空间（6个字节）。

因为我需要保存64位，并且每个字节可以使用7位，所以我需要64 // 7 + 64％7 = 10个字节。

这是不是真的太多（没有我写的永远甚至达到了1kB的标记文件），但我是用前8个字节，似乎有点浪费使用16现在，当十（不是9，我很抱歉）将满足。 所以：

如何将64位整数转换为10个7位整数的向量？

这可能是太多的优化，但是对于这个问题可能有一些非常酷的解决方案（可能使用移位运算符），我对此很感兴趣。

Answer 1

您可以使用移位来获取64位整数中的7位。 但是，您需要10个7位整数，而9个还不够： 9 * 7 = 63 ，短一位。

  std::uint64_t uid = 42; // Your 64-bit input here.
  std::vector<std::uint8_t> outputVector;

  for (int i = 0; i < 10; i++)
  {
    outputVector.push_back(uid >> (i * 7) & 0x7f);
  }

在每次迭代中，我们将输入位移位7的倍数，并屏蔽掉7位部分。 8位数字最显著位将是零。 请注意，向量中的数字是“反转”的：最低有效位的索引最低。 但是，如果您以正确的方式对部分进行解码，则这无关紧要。 解码可以如下进行：

std::uint64_t decoded = 0;
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
  decoded |= static_cast<std::uint64_t>(outputVector[i]) << (i * 7);
}

请注意，将结果向量解释为UTF-8编码的文本似乎是个坏主意：该序列仍可以包含控制字符和和\\0 。 如果要用可打印字符对64位整数进行编码，请查看base64 。 在这种情况下，您将需要再一个字符（总共11个）来编码64位。

Answer 2

我建议使用汇编语言。

许多汇编语言都提供了将位移入“备用”进位位并将进位移入寄存器的指令。 C语言没有方便或有效的方法来执行此操作。

算法：

for i =  0; i < 7; ++i
{
  right shift 64-bit word into carry.
  right shift carry into character.
}

您还应该研究使用std::bitset 。