编码 java Double as asn1 Real {sign, mantissa, base, exponent}

Question

我已经实现了自己的 ASN.1 框架，我的最后一项是将 Java Double 编码为 ASN.1 Real。首先 link 是我的库，然后是 ASN.1 Reals 规范的 link。我的问题在我的 encodeDoubleValue 中访问正确的尾数。求助！

https://github.com/ZiroZimbarra/ASN1

https://www.itu.int/ITU-T/studygroups/com17/languages/X.690-0207.pdf#%5B%7B%22num%22%3A41%2C%22gen%22%3A0%7D%2C%7B%22name%22%3A%22FitH%22%7D%2C519%5D

我在 Reals 测试中的代码如下所示：

testRealBytes(new byte[] {9, 5, (byte) 0x80, (byte) 0xFE, (byte) 0x55, (byte) 0x55, (byte) 0x55}, 1398101.25);

这是我的测试实现，我的问题出现在第三行代码的编码中。

    private void testRealBytes(byte[] bytes, Object testObj) throws IOException, InstantiationException, IllegalAccessException {
    Object obj = (Double) ASN1InputStream.decode(bytes);
    assertTrue(obj.equals(testObj));
    byte[] newBytes = ASN1OutputStream.encodeObject(obj);
    assertTrue(Arrays.equals(bytes, newBytes));
}

这是我的 encodeValue 方法：

    public void encodeDoubleValue(Double doubleObj, ASN1OutputStream derStream) throws IOException {
    if(doubleObj == 0) {return; }
    if(doubleObj == Double.POSITIVE_INFINITY) { derStream.write(0x40); return; }
    if(doubleObj == Double.NEGATIVE_INFINITY) { derStream.write(0x41); return; }
    long bits = Double.doubleToLongBits(doubleObj);
    long mantissa = (bits & 0x000fffffffffffffL);
    int exponent = Integer.valueOf(Long.valueOf(((bits & 0x7FF0000000000000L) >> 52) - 1023).toString());
    int base = 2;
    byte signByte = (byte) (((bits & 0x8000000000000000L) > 1) ? 0x40 : 0x00);
    ASN1OutputStream exponentStream = derStream.newStream();
    new ASN1IntegerType().encodeValue(exponent, exponentStream);
    byte[] exponentBytes = exponentStream.toByteArray();
    switch(exponentBytes.length) {
        case 1: 
            derStream.write(0x80 | (byte) signByte | 0x00);
            break;
        case 2:
            derStream.write(0x80 | (byte) signByte | 0x01);
            break;
        case 3:
            derStream.write(0x80 | (byte) signByte | 0x02);
            break;
        default:
            derStream.write(0x80 | (byte) signByte | 0x03);
            derStream.write(exponentBytes.length);
            break;
    }
    derStream.write(exponentBytes);

    byte[] leftBytes = Long.toUnsignedString(mantissa, 16).getBytes();
    int length = leftBytes.length;
    byte[] mantissaBytes = new byte[length];
    for(int i = 0; i < length; i++) {
        mantissaBytes[i] = leftBytes[length - i - 1];
    }
    for(byte b : mantissaBytes) {
        derStream.write(b);
    }
}

1398101.25 的结果是

[9, 15, -128, 20, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 52, 53, 53, 53, 53, 53]

而不是它应该是的

[9, 5, -128, -2, 85, 85, 85]

Answer 1

除了使用字符（BER/DER 仅用于 base=10）而不是位，正如 Kevin 评论的那样，并且还向后执行它们完全没有意义，您的错误是：

Java（和大多数流行的 CPU）使用的 IEEE-then-ISO/IEC 浮点方案，与大多数其他方案一样，在左侧有隐含的 binary/radix 点'mantissa'（更好，有效数）的，而不是 BER/DER 的右边，并且在该隐含点
[= 的左侧还有一个 'hidden' 1 位27=]
DER（但不是 BER）需要对尾数进行归一化（零除外，它已经是特殊情况）所以它的最低有效位是 1；对于 base=2 这只需要调整指数，但 8 或 16 也可能需要比例因子

此外，您不需要 ASN1OutputStream 来编码整数，因为 Java 的内置 BigInteger.toByteArray() 已经生成规范的大端二进制补码，而您不需要实际上不需要处理大于 2 个八位字节的指数长度，因为它们永远不会出现在 IEEE-ISO/IEC 值中。（如果您想要 BigDecimal 值或类似值，可能需要它们。）

以下代码生成正确的预期值（不包括标签和长度）：

    double d = 1398101.25d;
    ByteArrayOutputStream str = new ByteArrayOutputStream();
    // for demo, use real output as needed

    long bits = Double.doubleToRawLongBits(d);
    int signByte = (int)(bits>>(63-6))&(1<<6) | (1<<7);
    // shift to the correct place to start with, and pre-add bit 8
    int exponent = ((int)(bits>>52)&0x7FF)-(1023+52);
    // don't need to box/unbox to do arithmetic
    long mantissa = (bits&0xFFFFFFFFFFFFFL) | (1L<<52);
    // add the hidden bit
    while( (mantissa&1)==0 ){ mantissa>>=1; exponent++; }
    // normalize
    byte[] exptbytes = BigInteger.valueOf(exponent).toByteArray();
    if(exptbytes.length<3) str.write(signByte|(exptbytes.length-1)); 
    else{ str.write(signByte|3); str.write(exptbytes.length); }
    // only the if branch is actually needed 
    str.write (exptbytes);
    str.write (BigInteger.valueOf(mantissa/*>>scale*/).toByteArray());

    System.out.println(Arrays.toString(str.toByteArray()));
    // for demo

编码 java Double as asn1 Real {sign, mantissa, base, exponent}

encoding java Double as asn1 Real {sign, mantissa, base, exponent}

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