Erlang第二课 ---- bit串

Erlang是被设计来用在电信设备中的,这意味着须要处理大量的二进制数据。也正由于如此,Erlang把binary和binary string提高到了一个至关高的位置,提供了极为丰富的操做机制。固然,丰富意味着多,多了可能会有些眼花缭乱,有人给的建议是,若是感受搞不定怎么处理bit串,能够先在shell里面慢慢的试出本身要的表达,而后copy到程序中去。shell

 

一、下面例子形象展现了bit 流的组装:网络

> Color = 16#F09A29.
15768105
> Pixel1 = <<Color>>.                          
<<")">>
> Pixel2 = <<Color:16>>.
<<154,41>>
> Pixel3 = <<Color:24>>.
<<240,154,41>>

咱们能够看到:ide

1)在定义Pixel1时,咱们没有给bit串指定长度,因此,它默认是一个byte,而0x29刚好是字符“)”;this

2)在定义Pixel2时,咱们指定bit串的长度是16,咱们看到他把后面16位转换为bit串,即咱们看到的两个8bit长数字;atom

3)在定义Pixel3时,咱们指定bit串的长度是24,而后咱们就获得了完整的bit串-3个8bit长的bit串。spa

 

二、用patten matching 对bit流进行拆分,具体以下:设计

1> Pixels = <<213,45,132,4,76,32,76,0,0,234,32,15>>.
<<213,45,132,4,76,32,76,0,0,234,32,15>>
2> <<Pix1,Pix2,Pix3,Pix4>> = Pixels.
** exception error: no match of right hand side value <<213,45,132,4,76,32,76,0,0,234,32,15>>
3> <<Pix1:24,Pix2:24,Pix3:24,Pix4:24>> = Pixels.
<<213,45,132,4,76,32,76,0,0,234,32,15>>
4> <<Pix1:24>>.
<<213,45,132>>

这里的操做有:code

1)表达式2并无指定patten matching的长度,Erlang默认按8bit处理,因此,4x8=32bit,与右边的4x24长度不匹配。即,弹出的error:no match。blog

2)表达式3咱们指定了24-24-24-24这样的长度,与右边匹配,因此取出了<<Pix1:24>>=<<213,45,132>>.内存

另外,若是咱们只去第一个8位,是不必去拆开整个bit串的,Erlang给咱们准备了一个语法糖:

> <<R:8,Rest/binary>> = Pixels.
<<213,45,132,4,76,32,76,0,0,234,32,15>>
> R.
213

 

三、Erlang中bit串的描述方式包括:

  • Value
  • Value:Size
  • Value/TypeSpecifierList
  • Value:Size/TypeSpecifierList

咱们来具体看看这些是什么。其中,TypeSpecifierList有“Unit:xxx”, “Type”,“Signedness”还有“Endianness”几种,使用时用(-)来隔开:

-Value. 这个bit串表明的这个数值为多少。

-Size. 这一bit串占用了多少Unit。

-Unit:xxx. xxx 取值范围是1-255,表示每Unit占的bit数。Size x Unit为该数实际占用的bit数。

-Type. 这个属性描述了bit流是按什么方式组织的,有integer,float,binary(bytes),bitstring(bits),utf8,utf16, and utf32。若是没有指定格式,Erlang会默认认为他是integer类型。其中integer,float,binary默认的一个unit占1bit,咱们能够用Unit来指定各个type每一个unit占用几个bit;这仅仅表示它申请了这么多内存,可是存放时仅仅是在前面插了一些0。例如,

> <<8:8/unit:2>> == <<8:16>>.
true
> <<123456:16/unit:2>>.
<<0,1,226,64>>
> <<123456:32>>.
<<0,1,226,64>>

如上,“16个unit,每一个unit占2bit”与“32个unit,每一个unit占1bit”表示的是一样多的bit数。

-Signedness.这一属性只有两个选项signed和unsigned,默认是unsigned。同时,只有bit串是integer类型的时候,咱们才会考虑这一属性。

-Endianness.可能的值有big,little,native,默认是big,并且在标准的网络协议应用中都是big ending。同时,大小端只有在数据是integer,utf16,utf32,或者是float时有用。native取决于cpu运行时使用大端仍是小端。

 举例:

1> <<Y:4/unit:8>> = <<72,0,0,0>>.
<<72,0,0,0>>
2> Y.
1207959552
3> <<X:4/little-unit:8>> = <<72,0,0,0>>.
<<72,0,0,0>>
4> X.
72

上面的代码中:

-1中,这个bit串是integer型的,它的值为Y,Size为4,每一个Unit为8位。那么,右边的bit串表明一个integer的话,这个integer的值应该是1207959552。

-3中,这个bit串一样是integer型的,它的值为X,Size为4,每一个Unit为8位;可是,这个bit串是小端存放的。那么,右边的bit串若是表明一个小端存放的integer的话,这个integer的值应该是72。

 

四、bit串的运算方式有:左移(bsl,bit shift left),右移(bsr,bit shift right),按位与(band),按位或(bor),按位亦或(bxor),按位取反(bnot)。

 

五、binary strings处理字符串要比Lists更加的节省空间,主要是Lists事实上更像是链表,而binary更像是array(a tightly packed block of memory)。因此,在不须要对字符串进行太多处理,或者是内存比较敏感的状况下,你们更乐意用binary string。

ps:尽管binary string是种轻量级的方案,可是,咱们仍是应该尽可能避免使用它来作tag。这是由于,没有什么比atom更适合作tag了,使用其它就多余了。

> <<"this is a binary string!">>.
<<"this is a binary string!">>

 

六、binary comprehension是和Lists comprehension同样的存在。只不过,咱们在描述元素属于某个bit串时,使用的符号由"<-"变成了“<=”;描述的目标是一个bit串时,咱们要把最外面的“[ ]”,一样换成"<<>>"。具体能够看下面两个例子:

> Pixels = <<213,45,132,64,76,32,76,0,0,234,32,15>>.
<<213,45,132,64,76,32,76,0,0,234,32,15>>
> RGB = [ {R,G,B}||<<R:8,G:8,B:8>> <= Pixels ].
[{213,45,132},{64,76,32},{76,0,0},{234,32,15}]

这样,咱们轻松的把Pixels数据转化为RGB tuple的lists。注意“<<R:8,G:8,B:8>> <= Pixels”一句,8-8-8只有24个bit,而Pixels有12 X 8个bit,因此,这里处理的时候,是按描述循环取了四次。

另外一个例子偏偏相反:

> << <<R:8,G:8,B:8>> || {R,G,B} <- RGB >>.
<<213,45,132,64,76,32,76,0,0,234,32,15>>

 ps:咱们要注意generator返回的bit串是什么类型,忽略的话可能会出错。好比在下面例子中:

> << <<Bin>> || Bin <- [<<3,7,5,4,7>>]>>.
** exception error: bad argument
> << <<Bin/binary>> || Bin <- [<<3,7,5,4,7>>]>>.
<<3,7,5,4,7>>

首先应该注意到,[<<3,7,5,4,7>>]是构建了一lists,其中只有一个元素,即,一个bit串。

上面的代码先是定义bit串<<Bin>>,Value的类型默认是integer,即Bin是一个integer类型的数,而后尝试把generator产生的bit串赋值给Bin...等等,这就是bad argument的根源所在。

第二次,咱们声明Bin的Value是binary类型的,因此,咱们成功的接收了这个bit串。

 

更多关于bit串的处理,参见: http://user.it.uu.se/~pergu/papers/erlang05.pdf