按位运算中的类型转换让我在 C 中感到困惑

Question

我正在尝试制作密码加密的一部分。我正在尝试使用我获得的密钥流对数据进行加密。

数据格式为uint8_t，密钥流KS为uint32_t。

变量 n 是数据的长度（显然是 32 位块）

我有这个代码：

for (i=0; i<n; i++)
{
  wo_data[4*i+0] ^= (uint8_t)(KS[i] >> 24) & 0xff;
  wo_data[4*i+1] ^= (uint8_t)(KS[i] >> 16) & 0xff;
  wo_data[4*i+2] ^= (uint8_t)(KS[i] >>  8) & 0xff;
  wo_data[4*i+3] ^= (uint8_t)(KS[i]      ) & 0xff;
}

但它甚至没有达到预期的效果。

现在，如果我将数据转换为 32 位长度：

uint32_t* data2 = (uint32_t *)wo_data;
for(i=0; i < n; i++)
{
  data2[i] ^= KS[i];
}

它开始工作了。有人可以解释我为什么吗？我更喜欢使用 8 位长度，因为如果输入数据不是字节对齐的，则更容易对齐结尾。

数据初始化如下：

7EC61272 743BF161 4726446A 6C38CED1
66F6CA76 EB543004 4286346C EF130F92

KS 初始化如下：

F22DB45B 37E71C5B 4EB6F404 CD886C15
9DCA27B1 F062AF46 F8E2F587 8976E8B8

我期待以下（显然）：

8CEBA629 43DCED3A 0990B06E A1B0A2C4
FB3CEDC7 1B369F42 BA64C1EB 6665E72A

Answer 1

正如@Arkku 在 cmets 中所说，这是一个字节顺序问题。

例如，如果你在一个 little-endian 机器中，K[0]=0xF22DB45B 的存储方式如下：

@K+0: 5B
@K+1: B4
@K+2: 2D
@K+3: F2

因此，每个 KS 字的最低有效字节 (LSB) 必须与 wo_data[4*i+0] 异或，依此类推。

这段代码给出了预期值：

for (int i=0; i < N; i++)
{
    wo_data[4*i+0] ^= ((KS[i]      ) & 0xff);
    wo_data[4*i+1] ^= ((KS[i] >>  8) & 0xff);
    wo_data[4*i+2] ^= ((KS[i] >> 16) & 0xff);
    wo_data[4*i+3] ^= ((KS[i] >> 24) & 0xff);
}

32 位版本可能更快，因为它每条指令处理更多字节。此外，它可以被矢量化并以更有效的方式执行。请参阅generated assembly for the 8- and 32-bit versions。 8 位版本可用于处理剩余字节（如果有）。