Kotlin：编码和解码二进制结构数据（Kotlin 等效于 Python 的 struct.pack 和 struct.unpack）

Question

对于基于 C 的嵌入式硬件模块，配置结构由特定布局中的多个字段组成，例如以这个 8 字节的结构为例：

Offset	Datatype	Field
0	UInt8	fieldA
1	UInt16	some_value
3	UInt32	another_value
7	UInt8	aByte

这个8字节的配置可以通过NFC通信进行读写。所以有一个 Android 应用程序读取此数据（作为 8 个字节的序列）并将其写回，以便嵌入式硬件模块（用 C 编写）上的固件可以“理解”它。

现在的任务是解码 8 字节序列，例如12 ab cd 04 fe ff 56 77 (little-endian!) 到解码值中：

Field	Bytes to be decoded	Decoded, human-readable number
fieldA	12	0x12
some_value	ab cd	0xCDAB
another_value	04 fe ff 56	0x56FFFE04
aByte	77	0x77

请注意，这是 Kotlin 或 Java 问题，不是 C 问题 ;)

现在我的问题是找到一种 Kotlin 方法来将这样的二进制结构解码为相应的值（如上所示），以便可以将这些值呈现给应用程序用户。并且，将值（在用户编辑了一些值之后）编码回 8 字节的二进制结构。

请注意字节顺序也是一个问题。一般来说，目标系统是小端 ARM，Android 应用程序也在小端系统上运行，因此可能没有问题。然而，这是巧合，我想明确这一点。

什么是 Kotlin 将 decoding/encoding 数字转换为此类字节的方式，使用必要的显式字节序转换？

如果是 Python，struct 库及其 pack 和 unpack 函数是 PERFECT任务。但是如何在 Kotlin 中做到这一点？我很想看到这样的功能......

Answer 1

我能想到的最好的办法就是将字节数组包装在一个ByteBuffer中，然后一个一个地读取它。

假设你有：

data class SomeStructure(
    val fieldA: UByte,
    val someValue: UShort,
    val anotherValue: UInt,
    val aByte: UByte,
)

你可以这样做：

val byteArray: ByteArray = ....
val buffer = ByteBuffer.wrap(byteArray).order(ByteOrder.LITTLE_ENDIAN)
val someStruct = SomeStructure(
    buffer.get().toUByte(),
    buffer.getShort().toUShort(),
    buffer.getInt().toUInt(),
    buffer.get().toUByte(),
)
println(someStruct)

请注意，ByteBuffer 的 get 和 getXXX 方法会推进“阅读”位置，因此会改变 ByteBuffer，因此如果您想 re-read 创建 SomeStructure 后出于任何原因再次创建缓冲区，你应该 flip 它，或者只是创建一个新的字节缓冲区。

您也可以将其设为 SomeStructure.

的辅助构造函数

constructor(buffer: ByteBuffer): this(
    buffer.get().toUByte(),
    buffer.getShort().toUShort(),
    buffer.getInt().toUInt(),
    buffer.get().toUByte(),
)

这样，您甚至可以支持从字节缓冲区中引用 SomeStructure 来读取数据类：

data class SomeOtherStructure(
    val struct1: SomeStructure,
    val struct2: SomeStructure,
) {
    constructor(buffer: ByteBuffer): this(
        SomeStructure(buffer), // recall that this advances the current position of the buffer
        SomeStructure(buffer)
    )
}

Kotlin：编码和解码二进制结构数据（Kotlin 等效于 Python 的 struct.pack 和 struct.unpack）

Kotlin: encode and decode binary struct data (Kotlin equivalent for Python's struct.pack and struct.unpack)

kotlin

struct

binary

endianness