如何在c++中转换大端值和小端值?
为了清晰起见,我必须将二进制数据(双精度浮点值以及32位和64位整数)从一个CPU架构转换到另一个CPU架构。这并不涉及网络,因此ntoh()和类似的函数在这里不能工作。
注意:我接受的答案直接适用于我的目标编译器(这就是我选择它的原因)。然而,这里还有其他非常好的、更方便的答案。
如何在c++中转换大端值和小端值?
为了清晰起见,我必须将二进制数据(双精度浮点值以及32位和64位整数)从一个CPU架构转换到另一个CPU架构。这并不涉及网络,因此ntoh()和类似的函数在这里不能工作。
注意:我接受的答案直接适用于我的目标编译器(这就是我选择它的原因)。然而,这里还有其他非常好的、更方便的答案。
当前回答
如果你这样做是为了网络/主机兼容性,你应该使用:
ntohl() //Network to Host byte order (Long)
htonl() //Host to Network byte order (Long)
ntohs() //Network to Host byte order (Short)
htons() //Host to Network byte order (Short)
如果是出于其他原因,这里提供的byte_swap解决方案之一也可以很好地工作。
其他回答
如果你有c++ 17,那么添加这个头文件
#include <algorithm>
使用这个模板函数交换字节:
template <typename T>
void swapEndian(T& buffer)
{
static_assert(std::is_pod<T>::value, "swapEndian support POD type only");
char* startIndex = static_cast<char*>((void*)buffer.data());
char* endIndex = startIndex + sizeof(buffer);
std::reverse(startIndex, endIndex);
}
这样称呼它:
swapEndian (stlContainer);
c++20无分支版本,现在std::endian已经存在,但在c++23之前增加了std::byteswap
#include <bit>
#include <type_traits>
#include <concepts>
#include <array>
#include <cstring>
#include <iostream>
#include <bitset>
template <int LEN, int OFF=LEN/2>
class do_swap
{
// FOR 8 bytes:
// LEN=8 (LEN/2==4) <H><G><F><E><D><C><B><A>
// OFF=4: FROM=0, TO=7 => [A]<G><F><E><D><C><B>[H]
// OFF=3: FROM=1, TO=6 => [A][B]<F><E><D><C>[G][H]
// OFF=2: FROM=2, TO=5 => [A][B][C]<E><D>[F][G][H]
// OFF=1: FROM=3, TO=4 => [A][B][C][D][E][F][G][H]
// OFF=0: FROM=4, TO=3 => DONE
public:
enum consts {FROM=LEN/2-OFF, TO=(LEN-1)-FROM};
using NXT=do_swap<LEN, OFF-1>;
// flip the first and last for the current iteration's range
static void flip(std::array<std::byte, LEN>& b)
{
std::byte tmp=b[FROM];
b[FROM]=b[TO];
b[TO]=tmp;
NXT::flip(b);
}
};
template <int LEN>
class do_swap<LEN, 0> // STOP the template recursion
{
public:
static void flip(std::array<std::byte, LEN>&)
{
}
};
template<std::integral T, std::endian TO, std::endian FROM=std::endian::native>
requires ((TO==std::endian::big) || (TO==std::endian::little))
&& ((FROM==std::endian::big) || (FROM==std::endian::little))
class endian_swap
{
public:
enum consts {BYTE_COUNT=sizeof(T)};
static T cvt(const T integral)
{
// if FROM and TO are the same -- nothing to do
if (TO==FROM)
{
return integral;
}
// endian::big --> endian::little is the same as endian::little --> endian::big
// the bytes have to be reversed
// memcpy seems to be the most supported way to do byte swaps in a defined way
std::array<std::byte, BYTE_COUNT> bytes;
std::memcpy(&bytes, &integral, BYTE_COUNT);
do_swap<BYTE_COUNT>::flip(bytes);
T ret;
std::memcpy(&ret, &bytes, BYTE_COUNT);
return ret;
}
};
std::endian big()
{
return std::endian::big;
}
std::endian little()
{
return std::endian::little;
}
std::endian native()
{
return std::endian::native;
}
long long swap_to_big(long long x)
{
return endian_swap<long long, std::endian::big>::cvt(x);
}
long long swap_to_little(long long x)
{
return endian_swap<long long, std::endian::little>::cvt(x);
}
void show(std::string label, long long x)
{
std::cout << label << "\t: " << std::bitset<64>(x) << " (" << x << ")" << std::endl;
}
int main(int argv, char ** argc)
{
long long init=0xF8FCFEFF7F3F1F0;
long long to_big=swap_to_big(init);
long long to_little=swap_to_little(init);
show("Init", init);
show(">big", to_big);
show(">little", to_little);
}
有一个叫做BSWAP的汇编指令可以帮你做交换,非常快。 你可以在这里阅读。
Visual Studio,或者更准确地说是Visual c++运行时库,为此提供了平台intrinsic,称为_byteswap_ushort()、_byteswap_ulong()和_byteswap_int64()。其他平台应该也有类似的情况,但我不知道它们会被称为什么。
使用下面的代码,您可以轻松地在BigEndian和LittleEndian之间进行切换
#define uint32_t unsigned
#define uint16_t unsigned short
#define swap16(x) ((((uint16_t)(x) & 0x00ff)<<8)| \
(((uint16_t)(x) & 0xff00)>>8))
#define swap32(x) ((((uint32_t)(x) & 0x000000ff)<<24)| \
(((uint32_t)(x) & 0x0000ff00)<<8)| \
(((uint32_t)(x) & 0x00ff0000)>>8)| \
(((uint32_t)(x) & 0xff000000)>>24))
哇,我简直不敢相信我在这里读到的一些答案。实际上汇编中有一条指令比其他任何程序都快。bswap。你可以简单地写一个这样的函数…
__declspec(naked) uint32_t EndianSwap(uint32 value)
{
__asm
{
mov eax, dword ptr[esp + 4]
bswap eax
ret
}
}
它比之前提到的内在函数要快得多。我把它们拆开看了看。上面的函数没有序言/尾声,因此实际上没有任何开销。
unsigned long _byteswap_ulong(unsigned long value);
做16位同样容易,除了你会使用xchg al,啊。Bswap仅适用于32位寄存器。
64位有点棘手,但也不过分。比上面所有带有循环和模板的例子都要好得多。
这里有一些注意事项……首先,bswap只能在80x486以上的CPU上使用。有人打算在386上运行吗?!?如果是这样,你仍然可以用…替换bswap。
mov ebx, eax
shr ebx, 16
xchg al, ah
xchg bl, bh
shl eax, 16
or eax, ebx
内联汇编也只能在Visual Studio的x86代码中使用。裸函数不能内衬,而且在x64版本中也不可用。对于那个实例,你必须使用编译器的内在函数。