swift - 如何从 Swift 中的 UInt8 变量中获取 N 位？

Question

我在自学 Swift 时尝试为应用程序实现 Base32 解码，但我似乎无法弄清楚如何在这种语言中低于字节级别。如果我可以将 UInt8 截断为 5 位并将其附加到我随后可以使用的 Data 对象，那将会很方便。

我用 Python 编写了这个函数:

def base32_decode(secret):
    b32alphabet = list("ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ234567")
    b32v = [b32alphabet.index(x) for x in secret if x != '=']
    t1 = ["{0:0>5}".format(bin(v)[2:]) for v in b32v]
    t2 = ''.join(t1)
    t3 = textwrap.wrap(t2,8)
    t4 = [int(v, 2) for v in t3 if len(v) == 8]
    t5 = ''.join(["{0:0>2}".format(hex(v)[2:]) for v in t4])

它用于输出 base32 中数据的十六进制表示。我想在 Swift 中复制它(尽管不是转换为十六进制的部分)。然而，我做到了这一点:

func base32decode(string: String) -> Data
{
    let b32a: Array = ["A", "B", "C", "D", "E", "F", "G", "H", "I", "J", "K", "L", "M", "N", "O", "P", "Q", "R", "S", "T", "U", "V", "W", "X", "Y", "Z", "2", "3", "4", "5", "6", "7"]
    let complete: NSMutableData = NSMutableData()

    var b32v: Array<UInt8> = []

    for c in string.characters
    {
        let index  = b32a.index(of: String(c))!
        b32v.append(UInt8(index)) // Need to append only the 5 LSB
    }

    // Return b32v as base 32 decoded data
...

有没有简单的方法来做到这一点？我无法通过 Google 找到任何内容。

Answer 1

Swift 具有位操作运算符( | 、 & 、 << 、 >> )可用于提取字节的一部分(以及是否 “一个简单的方法”与否当然是基于意见的)。

您的 Python 代码显然首先创建了一个包含所有二进制数字的字符串，然后将其分成 8 位的部分并转换为十六进制值。

下面是一个不使用的可能实现一个中间字符串。相反，解码位被累积在一个整数中，一旦收集到 8 位，这些就是附加到结果数组。

func base32decode(string: String) -> Data {
    let b32a = Array("ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ234567".characters)
    var b32v: [UInt8] = []
    var accum = 0
    var bits = 0 // # of valid bits in `accum`
    for c in string.characters {
        if let index = b32a.index(of: c) {
            accum = (accum << 5) | index
            bits += 5
            if bits >= 8 {
                b32v.append(UInt8(truncatingBitPattern: accum >> (bits - 8)))
                bits -= 8
            }
        }
    }
    return Data(bytes: b32v)
}

例子:

print(base32decode(string: "JBSWY3DPEB3W64TMMQQQ") as NSData)
// <48656c6c 6f20776f 726c6421>

(即“Hello World!”)。

该函数中有趣的部分是

  accum = (accum << 5) | index

将 accum 中的所有位向左移动 5 个位置，将最低 5 位设置为 index ，并且

  b32v.append(UInt8(truncatingBitPattern: accum >> (bits - 8)))

将 accum 中最左边的 8 个有效位附加到数组。