Как записывать в QByteArray по N бит
У меня есть задача декодировать RTP пакет и извлечь полезную нагрузку этого пакета (аудио данные). Для того, чтобы обходить все поля RTP заголовка, у меня есть вот такая функция:
quint32 readNBitsByRange(quint32 position, quint32 count, const QByteArray &array)
{
quint32 accuml = 0;
while (count != 0) {
const quint32 l = (8 - position % 8);
const quint32 u = (l < count ? l : count);
const quint32 f = (8 - u);
accuml <<= u;
accuml |= ((*(array.data() + position / 8) << (8 - l)) & (((1 << u) - 1) << f)) >> f;
position += u;
count -= u;
}
return accuml;
}
В качестве аргументов функция принимает позицию, откуда будет производиться чтение, количество бит и буфер, откуда и нужно произвести чтение. Благодаря этой функции я могу прочитать все поля RTP заголовка. Пример использования этой функции:
int main()
{
// ... Откуда то получаем Rtp пакет в бинарном виде и записываем в QByteArray ...
QByteArray array;
for (quint32 i = 0; i < rtpBinaryDataLength; ++i) {
array.push_back(rtpBinaryData[i]);
}
// 0 1 2 3
// 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
// +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
// |V=2|P|X| CC |M| PT | sequence number |
// +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
// | timestamp |
// +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
// | synchronization source (SSRC) identifier |
// +=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+
// | contributing source (CSRC) identifiers |
// | .... |
// +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
quint16 rtpVersion = readNBitsByRange(0x000, 0x002, array);
quint16 rtpPadding = readNBitsByRange(0x002, 0x001, array);
quint16 rtpExtension = readNBitsByRange(0x003, 0x001, array);
// .. И так далее ...
}
Все это работает! Но вот проблема! Теперь у меня появилась задача записывать значения RTP пакета в QByteArray. Как мне это сделать, мне не известно! Известно лишь, что, например, в 1-й байт буфера нужно записать значения 4-х полей (V, P, X, CC) RTP пакета.
Хотелось бы иметь примерную функцию, как для чтения, чтобы легко можно было работать с ней. Пример функции:
void writeNBits(quint32 position, quint32 count, quint32 val, QByteArray &array)
{
// Устанавливаем позицию для начала записи
// Записываем значение val
// Count - указывает на то, что я хочу записать значение val в count бит
}
Ответы (2 шт):
Для заголовка можно создать структуру из битовых полей
#include <cstdint>
//....
struct proto_head
{
unsigned V :2;
unsigned P :1;
unsigned X :1;
unsigned CC:4;
unsigned M :1;
unsigned PT:7;
uint16_t seq_n;
};
static_assert(sizeof(uint32_t) == sizeof(proto_head));
//...
proto_head head;
head.V = 2; // etc
Поле seq_n нужно будет преобразовать к сетевому порядку байт:
head.seq_n = htons(head.seq_n);
заполнив структуру можно будет преобразовать указатель на нее к char*
auto ptr = reinterpret_cast<const char*>(&head);
и записать в QByteArray
array.append(ptr, sizeof(proto_head));
UPD:
Изначальная структура proto_head содержит ошибку в порядке полей.
Как выяснилось правильным порядком будет следующий
struct proto_head
{
unsigned CC:4;
unsigned X :1;
unsigned P :1;
unsigned V :2;
unsigned PT:7;
unsigned M :1;
uint16_t seq_n;
};
Нумерация битов в заголовке пакета, указанная в как RFC так и в Wikipedia, сбивает с толку.
Upd
Немного поэкспериментировав с вышесказанными предложениями, я нашел более верный вариант записи RTP пакета в QByteArray. Maxim Timakov предложил создать структуру из битовых полей и после установки всех значений в данной структуре, преобразовать ее к char * и записать в QByteArray, за что, я благодарен, ибо это помогло, но к сожалению, от части.
Во-первых, использование такого вида записи структур в QByteArray:
RtpHeader rtpHeader;
...
auto ptr = reinterpret_cast<const char*>(&rtpHeader);
QByteArray array;
array.append(ptr, sizeof(RtpHeader));
...
является "грязным" способом записи данных.
Во-вторых, "в правильной последовательности" будут записываться лишь те значения, которые имеют фиксированный размер (quint8, quint16, quint32, quint64), а значения, которые имеют размер от 1 бита до 7, записать априори невозможно в QByteArray обычными средствами.
Поэтому, я написал примерный вариант правильной записи RTP пакета в QByteArray:
class RtpHeader
{
public:
quint16 m_vp:0x02;
quint16 m_pf:0x01;
quint16 m_xf:0x01;
quint16 m_cc:0x04;
quint16 m_mb:0x01;
quint16 m_pt:0x07;
quint16 m_sn;
quint32 m_tm;
quint32 m_ss;
};
class RtpHeaderEncoder
{
public:
RtpHeaderEncoder(void) noexcept = delete;
RtpHeaderEncoder &operator=(const RtpHeaderEncoder &) noexcept = delete;
RtpHeaderEncoder &operator=(RtpHeaderEncoder &&) noexcept = delete;
RtpHeaderEncoder(const RtpHeaderEncoder &) noexcept = delete;
RtpHeaderEncoder(RtpHeaderEncoder &&) noexcept = delete;
~RtpHeaderEncoder(void) noexcept = delete;
static QByteArray encode(const RtpHeader &hdr) noexcept;
};
QByteArray RtpHeaderEncoder::encode(const RtpHeader &hdr) noexcept
{
QByteArray array;
if ((hdr.m_vp == 0x02) && (hdr.m_pf == 0x00) && (hdr.m_cc <= 0x0F) && (hdr.m_pt <= 0x12)) {
QDataStream stream(&array, QIODevice::WriteOnly);
stream << (((hdr.m_vp & 0x00003) << 0x01E)|
((hdr.m_pf & 0x00001) << 0x01D)|
((hdr.m_xf & 0x00001) << 0x01C)|
((hdr.m_cc & 0x0000F) << 0x018)|
((hdr.m_mb & 0x00001) << 0x017)|
((hdr.m_pt & 0x0007F) << 0x010)|
((hdr.m_sn & 0x0FFFF) << 0x000));
stream << hdr.m_tm << hdr.m_ss;
}
return array;
}
int main(int argc, char *argv[])
{
RtpHeader hdr;
hdr.m_vp = 2;
hdr.m_pf = 0;
hdr.m_xf = 0;
hdr.m_cc = 0;
hdr.m_mb = 0;
hdr.m_pt = 8;
hdr.m_sn = 1;
hdr.m_tm = 201452158;
hdr.m_ss = 111537764;
QFile file("./rawRtpHeader.bin");
file.open (QIODevice::WriteOnly);
file.write(RtpHeaderEncoder::encode(hdr));
file.close();
return EXIT_SUCCESS;
}
Этот способ и более безопасен и гарантирует правильное заполнение всех полей фиксированного заголовка RTP пакета. Если нужно заполнить QByteArray и полезной нагрузкой, то просто после заполнения массива заголовком пакета, мы записываем саму полезную нагрузку.
P.S Если есть вопросы или комментарии, относящиеся к коду, я буду рад ответить и принять критику.