在C中将大端转换为小端[不使用提供的函数] [关闭]

Question

我需要在 C 中编写一个将大端转换为小端的函数。我不能使用任何库函数。

Answer 1

如果您在 x86 或 x86_64 处理器上运行，则大端是本机的。所以

对于 16 位值

unsigned short wBigE = value;
unsigned short wLittleE = ((wBigE & 0xFF) << 8) | (wBigE >> 8);

对于 32 位值

unsigned int   iBigE = value;
unsigned int   iLittleE = ((iBigE & 0xFF) << 24)
                        | ((iBigE & 0xFF00) << 8)
                        | ((iBigE >> 8) & 0xFF00)
                        | (iBigE >> 24);

除非编译器认识到这是字节级操作并生成字节交换代码，否则这不是最有效的解决方案。但它不依赖于任何内存布局技巧，并且可以很容易地转换为宏。

Answer 2

假设你需要的是一个简单的字节交换，试试类似

无符号 16 位转换：

swapped = (num>>8) | (num<<8);

无符号 32 位转换：

swapped = ((num>>24)&0xff) | // move byte 3 to byte 0
                    ((num<<8)&0xff0000) | // move byte 1 to byte 2
                    ((num>>8)&0xff00) | // move byte 2 to byte 1
                    ((num<<24)&0xff000000); // byte 0 to byte 3

这会将字节顺序从位置 1234 交换到 4321。如果您的输入是 0xdeadbeef，则 32 位字节序交换的输出可能是 0xefbeadde。

上面的代码应该用宏或者至少是常量而不是幻数来清理，但希望它可以提供帮助

编辑：正如另一个答案指出的那样，有平台、操作系统和指令集特定的替代方案可以比上述方案快得多。在 Linux 内核中有一些宏（例如 cpu_to_be32）可以很好地处理字节序。但是这些替代方案是特定于它们的环境的。在实践中，最好使用多种可用方法来处理字节序

Answer 3

编辑：这些是库函数。跟随它们是手动的方法。

我对不知道__byteswap_ushort, __byteswap_ulong, and __byteswap_uint64 的人数之多感到震惊。当然它们是特定于 Visual C++ 的，但它们在 x86/IA-64 架构上编译成一些美味的代码。 :)

这是bswap 指令pulled from this page 的显式用法。 请注意，上面的内在形式总是比这更快，我只是添加它来给出答案，而不需要库例程。

uint32 cq_ntohl(uint32 a) {
    __asm{
        mov eax, a;
        bswap eax; 
    }
}

Answer 4

开个玩笑：

#include <stdio.h>

int main (int argc, char *argv[])
{
    size_t sizeofInt = sizeof (int);
    int i;

    union
    {
        int x;
        char c[sizeof (int)];
    } original, swapped;

    original.x = 0x12345678;

    for (i = 0; i < sizeofInt; i++)
        swapped.c[sizeofInt - i - 1] = original.c[i];

    fprintf (stderr, "%x\n", swapped.x);

    return 0;
}

Answer 5

这是一个相当通用的版本；我没有编译，所以可能有错别字，但你应该明白了，

void SwapBytes(void *pv, size_t n)
{
    assert(n > 0);

    char *p = pv;
    size_t lo, hi;
    for(lo=0, hi=n-1; hi>lo; lo++, hi--)
    {
        char tmp=p[lo];
        p[lo] = p[hi];
        p[hi] = tmp;
    }
}
#define SWAP(x) SwapBytes(&x, sizeof(x));

注意：这没有针对速度或空间进行了优化。它旨在清晰（易于调试）和便携。

2018-04-04 更新 添加了 assert() 以捕获 n == 0 的无效情况，正如评论者 @chux 所发现的那样。

Answer 6

编辑：此函数仅交换对齐的 16 位字的字节顺序。 UTF-16/UCS-2 编码通常需要的功能。 编辑结束。

如果你想改变内存块的字节顺序，你可以使用我的极速方法。 您的内存数组的大小应该是 8 的倍数。

#include <stddef.h>
#include <limits.h>
#include <stdint.h>

void ChangeMemEndianness(uint64_t *mem, size_t size) 
{
uint64_t m1 = 0xFF00FF00FF00FF00ULL, m2 = m1 >> CHAR_BIT;

size = (size + (sizeof (uint64_t) - 1)) / sizeof (uint64_t);
for(; size; size--, mem++)
  *mem = ((*mem & m1) >> CHAR_BIT) | ((*mem & m2) << CHAR_BIT);
}

这种函数对于更改 Unicode UCS-2/UTF-16 文件的字节顺序很有用。

Answer 7

#include <stdint.h>


//! Byte swap unsigned short
uint16_t swap_uint16( uint16_t val ) 
{
    return (val << 8) | (val >> 8 );
}

//! Byte swap short
int16_t swap_int16( int16_t val ) 
{
    return (val << 8) | ((val >> 8) & 0xFF);
}

//! Byte swap unsigned int
uint32_t swap_uint32( uint32_t val )
{
    val = ((val << 8) & 0xFF00FF00 ) | ((val >> 8) & 0xFF00FF ); 
    return (val << 16) | (val >> 16);
}

//! Byte swap int
int32_t swap_int32( int32_t val )
{
    val = ((val << 8) & 0xFF00FF00) | ((val >> 8) & 0xFF00FF ); 
    return (val << 16) | ((val >> 16) & 0xFFFF);
}

更新：添加了 64 位字节交换

int64_t swap_int64( int64_t val )
{
    val = ((val << 8) & 0xFF00FF00FF00FF00ULL ) | ((val >> 8) & 0x00FF00FF00FF00FFULL );
    val = ((val << 16) & 0xFFFF0000FFFF0000ULL ) | ((val >> 16) & 0x0000FFFF0000FFFFULL );
    return (val << 32) | ((val >> 32) & 0xFFFFFFFFULL);
}

uint64_t swap_uint64( uint64_t val )
{
    val = ((val << 8) & 0xFF00FF00FF00FF00ULL ) | ((val >> 8) & 0x00FF00FF00FF00FFULL );
    val = ((val << 16) & 0xFFFF0000FFFF0000ULL ) | ((val >> 16) & 0x0000FFFF0000FFFFULL );
    return (val << 32) | (val >> 32);
}

Answer 8

这会工作/更快吗？

 uint32_t swapped, result;

((byte*)&swapped)[0] = ((byte*)&result)[3];
((byte*)&swapped)[1] = ((byte*)&result)[2];
((byte*)&swapped)[2] = ((byte*)&result)[1];
((byte*)&swapped)[3] = ((byte*)&result)[0];

Answer 9

通过包括：

#include <byteswap.h>

您可以获得与机器相关的字节交换函数的优化版本。 然后，您可以轻松使用以下功能：

__bswap_32 (uint32_t input)

或

__bswap_16 (uint16_t input)

Answer 10

这是我一直在使用的函数 - 经过测试并适用于任何基本数据类型：

//  SwapBytes.h
//
//  Function to perform in-place endian conversion of basic types
//
//  Usage:
//
//    double d;
//    SwapBytes(&d, sizeof(d));
//

inline void SwapBytes(void *source, int size)
{
    typedef unsigned char TwoBytes[2];
    typedef unsigned char FourBytes[4];
    typedef unsigned char EightBytes[8];

    unsigned char temp;

    if(size == 2)
    {
        TwoBytes *src = (TwoBytes *)source;
        temp = (*src)[0];
        (*src)[0] = (*src)[1];
        (*src)[1] = temp;

        return;
    }

    if(size == 4)
    {
        FourBytes *src = (FourBytes *)source;
        temp = (*src)[0];
        (*src)[0] = (*src)[3];
        (*src)[3] = temp;

        temp = (*src)[1];
        (*src)[1] = (*src)[2];
        (*src)[2] = temp;

        return;
    }

    if(size == 8)
    {
        EightBytes *src = (EightBytes *)source;
        temp = (*src)[0];
        (*src)[0] = (*src)[7];
        (*src)[7] = temp;

        temp = (*src)[1];
        (*src)[1] = (*src)[6];
        (*src)[6] = temp;

        temp = (*src)[2];
        (*src)[2] = (*src)[5];
        (*src)[5] = temp;

        temp = (*src)[3];
        (*src)[3] = (*src)[4];
        (*src)[4] = temp;

        return;
    }

}

Answer 11

如果您需要宏（例如嵌入式系统）：

#define SWAP_UINT16(x) (((x) >> 8) | ((x) << 8))
#define SWAP_UINT32(x) (((x) >> 24) | (((x) & 0x00FF0000) >> 8) | (((x) & 0x0000FF00) << 8) | ((x) << 24))

Answer 12

此代码sn-p 可以将32bit little Endian 数字转换为Big Endian 数字。

#include <stdio.h>
main(){    
    unsigned int i = 0xfafbfcfd;
    unsigned int j;    
    j= ((i&0xff000000)>>24)| ((i&0xff0000)>>8) | ((i&0xff00)<<8) | ((i&0xff)<<24);    
    printf("unsigned int j = %x\n ", j);    
}

Answer 13

这是一种使用 SSSE3 指令 pshufb 的方法，假设您有 4 的倍数 ints：

unsigned int *bswap(unsigned int *destination, unsigned int *source, int length) {
    int i;
    __m128i mask = _mm_set_epi8(12, 13, 14, 15, 8, 9, 10, 11, 4, 5, 6, 7, 0, 1, 2, 3);
    for (i = 0; i < length; i += 4) {
        _mm_storeu_si128((__m128i *)&destination[i],
        _mm_shuffle_epi8(_mm_loadu_si128((__m128i *)&source[i]), mask));
    }
    return destination;
}