C++ 中是否有任何用于 64 位整数的“标准”类似 htonl 的函数？

Question

我正在研究 memcache 协议的实现，该协议在某些时候使用 64 位整数值。这些值必须以“网络字节顺序”存储。

我希望有一些 uint64_t htonll(uint64_t value) 函数来进行更改，但不幸的是，如果它存在，我找不到它。

所以我有 1 或 2 个问题：

• 是否有任何便携（Windows、Linux、AIX）标准功能可以做到这一点？
• 如果没有这个功能，你会如何实现？

我想到了一个基本的实现，但我不知道如何在编译时检查字节序以使代码可移植。因此，这里非常欢迎您的帮助；）

谢谢。

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这是我写的最终解决方案，感谢 Brian 的解决方案。

uint64_t htonll(uint64_t value)
{
    // The answer is 42
    static const int num = 42;

    // Check the endianness
    if (*reinterpret_cast<const char*>(&num) == num)
    {
        const uint32_t high_part = htonl(static_cast<uint32_t>(value >> 32));
        const uint32_t low_part = htonl(static_cast<uint32_t>(value & 0xFFFFFFFFLL));

        return (static_cast<uint64_t>(low_part) << 32) | high_part;
    } else
    {
        return value;
    }
}

Answer 1

#define htonll(x) ((1==htonl(1)) ? (x) : ((uint64_t)htonl((x) & 0xFFFFFFFF) << 32) | htonl((x) >> 32))
#define ntohll(x) ((1==ntohl(1)) ? (x) : ((uint64_t)ntohl((x) & 0xFFFFFFFF) << 32) | ntohl((x) >> 32))

测试 (1==htonl(1)) 只是确定（可悲的是在运行时）硬件架构是否需要字节交换。没有任何可移植的方法可以在编译时确定架构是什么，因此我们求助于使用“htonl”，它在这种情况下具有可移植性。如果需要字节交换，那么我们使用 htonl 一次交换 32 位（记住也要交换两个 32 位字）。

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这是执行交换的另一种方法，可在大多数编译器和操作系统（包括 AIX、BSD、Linux 和 Solaris）之间移植。

#if __BIG_ENDIAN__
# define htonll(x) (x)
# define ntohll(x) (x)
#else
# define htonll(x) ((uint64_t)htonl((x) & 0xFFFFFFFF) << 32) | htonl((x) >> 32))
# define ntohll(x) ((uint64_t)ntohl((x) & 0xFFFFFFFF) << 32) | ntohl((x) >> 32))
#endif

重要的部分是使用__BIG_ENDIAN__或__LITTLE_ENDIAN__；而不是__BYTE_ORDER__、__ORDER_BIG_ENDIAN__ 或__ORDER_LITTLE_ENDIAN__。有些编译器和操作系统缺少__BYTE_ORDER__和朋友。

Answer 2

好吧，我认为在编译时尽可能使用字节序切换会更好，但我更喜欢使用函数而不是宏，因为在宏中，参数只是被参数替换；因此，如果参数在宏中多次出现（如之前提供的一些解决方案中所做的那样），参数可以被多次评估并产生奇怪的结果。

uint64_t htonll(uint64_t x)
{
#if __BIG_ENDIAN__
    return x;
#else
    return ((uint64_t)htonl((x) & 0xFFFFFFFFLL) << 32) | htonl((x) >> 32);
#endif
}

uint64_t ntohll(uint64_t x)
{
#if __BIG_ENDIAN__
    return x;
#else
    return ((uint64_t)ntohl((x) & 0xFFFFFFFFLL) << 32) | ntohl((x) >> 32);
#endif
}

所以这允许调用 htonll(x++) 而不增加 x 几次，就像使用前面的宏一样。

Answer 3

你可以试试uint64_t htobe64(uint64_t host_64bits) & uint64_t be64toh(uint64_t big_endian_64bits) 反之亦然。

Answer 4

减少“if num == ...”的开销 使用预处理器定义：

#if __BYTE_ORDER__ == __ORDER_LITTLE_ENDIAN__
#else
#endif

Answer 5

这似乎在 C 中有效；我做错什么了吗？

uint64_t htonll(uint64_t value) {
    int num = 42;
    if (*(char *)&num == 42) {
        uint32_t high_part = htonl((uint32_t)(value >> 32));
        uint32_t low_part = htonl((uint32_t)(value & 0xFFFFFFFFLL));
        return (((uint64_t)low_part) << 32) | high_part;
    } else {
        return value;
    }
}

Answer 6

编辑：结合两者（使用布莱恩的代码）：

uint64_t htonll(uint64_t value)
{
     int num = 42;
     if(*(char *)&num == 42)
          return (htonl(value & 0xFFFFFFFF) << 32LL) | htonl(value >> 32);
     else 
          return value;
}

警告：未经测试的代码！使用前请测试。

Answer 7

您可能正在寻找 bswap_64 我认为它几乎在所有地方都受支持，但我不会将其称为标准。

您可以通过创建值为 1 的 int、将 int 的地址转换为 char* 并检查第一个字节的值来轻松检查字节顺序。

例如：

int num = 42;
if(*(char *)&num == 42)
{
   //Little Endian
}
else
{
   //Big Endian
} 

了解这一点后，您还可以创建一个简单的函数来进行交换。

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您也可以始终使用包含可移植跨平台的字节序宏的 boost。