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JS 按自定义格式拼接二进制串解析二进制串

来源: 腾讯云时间：2023-04-23 12:15:10

本文解答：JS如何按自定义格式拼接二进制串？如何解析二进制串？

什么是二进制串？

当你要存一些数据时，可以用自定义格式存下来，这样最节约空间。

例如，你想存这些数据：

(资料图)

ID（范围0-16）是否VIP（范围0-1）星座（范围0-11）年龄（范围0-127）

那么你可以规定这种自定义格式的二进制串：dddddddc cccbaaaa其中d c b a都是代表0或1，我们用最后4位（aaaa）表示“ID”，用b表示“是否VIP”，用ccc表示“星座”，用dddd表示年龄。

本来你可能会用uint32的数组来存这些，占4*32=128位，但是现在，我们只用了16位，2个uint8就存下了。非常节约存储空间。这就是一种自定义格式的二进制串。

注意：当今存储确实不贵，但是如果你希望把信息存放到URL中，那么你的空间越小，URL就越短。这时候价值就非常大了。例如我之前开发象棋小游戏，把棋局信息（包括当前棋盘状态、所有回合操作记录）都存到了URL中，就能非常方便的保存、分享游戏对局，方便大家复盘。详见文章《保存象棋棋盘信息，需要多少比特？我只用139-167位二进制》

在JS中，对应的数据类型是Uint8Array。

拼接自定义格式二进制串

function concatBits(current: number, offset: number, bits: number, bitsLength: number) {  let newCurrent = current;  let newOffset = offset;  const newUint8: number[] = [];  if (offset + bitsLength < 8) {    newCurrent |= bits << (8 - bitsLength - offset);    newOffset += bitsLength;  } else if (offset + bitsLength === 8) {    newUint8.push(current | bits);    newCurrent = 0;    newOffset = 0;  } else {    newCurrent |= bits >> (offset - 8 + bitsLength);    newUint8.push(newCurrent);    newCurrent = (bits << (16 - offset - bitsLength)) & 0xff;    newOffset = offset - 8 + bitsLength;  }  return [newCurrent, newOffset, newUint8];}

当然这还是有个限制：bitsLength必须小于等于8。如果超过8，可能一个bits要覆盖3个uint8，这种情况没考虑在内。

如果你需要拓展，欢迎继续完善它！

解析自定义格式二进制串

function readBits(array: Uint8Array, bitsOffset: number, bitsLength: number) {  const offset = bitsOffset % 8;  const index = Math.floor(bitsOffset / 8);  if ((offset + bitsLength > 8 && index + 1 >= array.length) || offset + bitsLength <= 8 && index >= array.length) {    throw new Error("readBitsError");  }  let number = offset + bitsLength <= 8 ? array[index] : (array[index] << 8) | array[index + 1];  const length = offset + bitsLength <= 8 ? 8 : 16;  number >>= (length - bitsLength - offset);  number &= ([0, 1, 3, 7, 15, 31, 63][bitsLength]);  return [number, bitsOffset + bitsLength];}

decode难点

相比encode，decode其实是更难的事情。

因为encode时，你只需要无脑往一个字节串后面补充就好。而decode需要你非常清楚，每一位的作用，并理解他们的含义。你需要有高超的位运算技巧，才能轻易完成。

如何知道一共有多少项目

设计数据结构时，我们没有把项目数作为一个变量，所以数组长度是未知的。

也就是说，我们必须不断循环，直到这个字节串没有内容了，我们就终止。

如何读取制定长度bit位的内容

我们封装一个函数readBits，用于读取某个字节串，从第x位开始、长度为n的内容。

因此，需要3个参数：

字节串array位偏移量bitsOffset要读取的长度bitsLength

返回值主要是对应的内容（可以用一个uint8来表示），此外，读取后还需要更新一下调用者的位偏移量bitsOffset，方便持续调用，所以我们顺便把新的位偏移量bitsOffset返回，作为返回值第二项。

解释

在本文场景下，要读取的长度bitsLength不超过8，所以我们要关注的数据量，只会来自1个uint8或者某连续2个uint8。

计算index就是为了判断第一个关键的uint8的位置。

计算offset，知道应该从index的第几位开始算数。

然后通过比较offset + bitsLength和8的大小，就知道我们需要关注1个uint8即可、还是需要关注连续2个uint8。

我们把需要关注的uint8赋值给number，用length表示我们关注8位还是16位。

例如number二进制是10110000，我们需要取从2开始的长度为2的内容（即11）。该怎么做呢？

只需要把它右移4位（用于删除不需要的后缀），再跟二进制11做个与操作（用于删除不需要的前缀），即可。

因此代码会这样写：number >>= (length - bitsLength - offset);number &= ([0, 1, 3, 7, 15, 31, 63][bitsLength]);。

其中0 1 3 7 15 31 63，对应二进制分别是0 1 11 111 1111 11111 111111。都是为了删除前缀。

这里因为我需要的bitsLength有限，所以我用这种方式偷懒了。如果你要做的更通用，可能要这样写：2 ** bitsLength - 1，目的是获取位长度为bitsLength的全是1的数字，用于删除number不需要的前缀。

readBits开发完毕，以后可以这样调用：

let current;let bitsOffset = 0;[current, bitsOffset] = readBits(array, bitsOffset, 4);

这会读取字节串array的从第0位开始、长度为4个bit位的内容，赋值给current变量。

写在最后

我是HullQin，公众号线下聚会游戏的作者（欢迎关注我，交个朋友）。转发本文前需获得作者HullQin授权。我独立开发了《联机桌游合集》，是个网页，可以很方便的跟朋友联机玩UNO、飞行棋、斗地主、五子棋、一夜狼、狼人杀、象棋、德国心脏病、达芬奇密码等游戏，不收费无广告。还开发了《Dice Crush》参加Game Jam 2022。喜欢可以关注我噢～我有空了会分享做游戏的相关技术，会在这个专栏里分享：《教你做小游戏》。

JS 按自定义格式 拼接二进制串 解析二进制串

什么是二进制串？

拼接自定义格式二进制串

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decode难点

如何知道一共有多少项目

如何读取制定长度bit位的内容

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