将 C 字节顺序和指针黑魔法移植到 Swift答案

【问题标题】：Porting C endianness & pointers black magic to Swift将 C 字节顺序和指针黑魔法移植到 Swift
【发布时间】：2015-06-20 18:39:49
【问题描述】：

我正在尝试翻译这个 sn-p ：

ntohs(*(UInt16*)VALUE) / 4.0

还有其他一些看起来相似的，从 C 到 Swift。问题是，我对 Swift 知之甚少，我就是不明白这个 sn-p 是做什么的......这就是我所知道的：

ntohs 将字节序交换为主机字节序
VALUE 是 char[32]
我刚刚发现 Swift : (UInt(data.0) << 6) + (UInt(data.1) >> 2) 做同样的事情。能解释一下吗？
我愿意返回 Swift Uint (UInt64)

谢谢！

【问题讨论】：

将char 指针（或数组）转换为UInt16* 是相当不安全的，并且可能导致未定义的行为。
这不是指针黑魔法。这只是重新诠释演员阵容。你应该看到一些真正的指针魔术......
@cmaster 这是未定义的行为，所以它不是好的魔法；-)
@zwol 我同意它没有以最好的方式编写。但是，如果您不能保证所使用的 char 缓冲区的对齐，则它只是未定义的行为。如果该缓冲区是使用malloc() 分配的，则它已充分对齐并且不会导致UB。但是，如果缓冲区在堆栈上，情况就不同了：编译器不需要以任何方式对齐 char 数组，这确实会导致理论上最糟糕的 UB。在实践中，UB 可能不会表现出来：缓冲区很有可能最终对齐，并且大多数 CPU 可以处理 16 位未对齐的读取。
@cmaster 根据基于类型的别名规则，这是未定义的行为，无论VALUE 分配在何处或如何对齐。它不会是 UB 的唯一方法是，如果 VALUE 本身已经从转换为指向 (array-of-)UInt16 的指针，并且指向的数据在两者之间没有被修改两个转换。但如果是这样的话，就没有必要打电话给ntohs了。

标签： c swift pointers endianness

【解决方案1】：

VALUE 是一个指向 32 字节 (char[32]) 的指针。
指针被强制转换为UInt16 指针。这意味着VALUE 的前两个字节被解释为UInt16（2 个字节）。
* 将取消引用指针。我们得到VALUE 的两个字节作为一个16 位数字。但是它具有净字节序（净字节顺序），因此我们不能对其进行整数运算。
我们现在将字节顺序交换到主机，我们得到一个普通整数。
我们将整数除以4.0。

要在 Swift 中做同样的事情，我们只需将字节值组合成一个整数。

let host = (UInt(data.0) << 8) | UInt(data.1)

请注意，要除以4.0，您必须将整数转换为Float。

【讨论】：

编辑：我们同时写作。您的解决方案看起来比我的更好、更安全（使用 UnsafePointer），所以我很乐意接受您的解决方案。也感谢您的精彩解释！
不是指向 32 字节的指针。指向预期会找到 Uint16 的区域的指针。这是网络顺序中 16 位（2 个字节）的无符号整数。它的值除以 4.0。
如果 data.0 包含一个 16 位整数的 MSB 和 data.1 LSB，那么 (UInt(data.0) << 8) | UInt(data.1) 已经是正确的数字并且必须不是字节-订单已转换。
@MartinR 你是绝对正确的。我不得不累了。

【解决方案2】：

您引用的 C 在技术上是不正确的，尽管它会按照大多数生产 C 编译器的预期进行编译。¹实现相同效果的更好方法，也应该更容易翻译成 Swift，是

unsigned int val = ((((unsigned int)VALUE[0]) << 8) |  // ² ³
                    (((unsigned int)VALUE[1]) << 0));  // ⁴

double scaledval = ((double)val) / 4.0;                // ⁵

第一个语句读取VALUE的前两个字节，将它们解释为网络字节顺序的16位无符号数，并将它们转换为主机字节顺序（无论这些字节顺序是否不同）。第二条语句将数字转换为double 并对其进行缩放。

¹ 具体来说，*(UInt16*)VALUE 会引发未定义的行为，因为它违反了基于类型的别名规则，即不对称：具有字符类型的指针可用于访问具有任何类型的对象，但任何其他类型的指针都可能不用于访问（数组）字符类型的对象。

² 在 C 中，必须在此处强制转换为 unsigned int，以使后续的移位和或运算以无符号类型发生。如果您转换为看起来更合适的uint16_t，那么“通常的算术转换”将在进行左移之前将其转换为带符号的int。这将在int 仅 16 位宽的系统上引发未定义的行为（不允许移入符号位）。对于小范围类型的算术运算，Swift 几乎肯定有完全不同的规则。您可能需要在轮班之前转换为 something，但我无法告诉您是什么。

⁴ 左移零位无效；它仅包含在并行结构中。

⁵ 在 C 中不需要在除法运算之前显式转换为 double，但在 Swift 中是这样，所以我在这里这样写。

【讨论】：

【解决方案3】：

看起来代码正在使用单字节值[0]。然后取消引用，这应该从低内存地址检索一个数字，从 1 到 127（可能是 255）。然后将任何数字除以 4。

我真的不敢相信我的解释是正确的，也无法确认因为我没有笔记本电脑。我真的认为您的代码中可能存在拼写错误，因为这不是一件好事。便携，可重复使用

我必须强调，字符串不会转换为数字。然后使用哪个

【讨论】：

UInt16 是 2 个字节，而不是 1 个字节。没有字符串。
@Sulthan 是对的。此外...肯定有 no 错字。它是生产代码，经过大量开源项目的实战测试和使用，可能还有其他一些付费项目；-)