C 40 位字节交换（字节序）答案

【问题标题】：C 40bit byte swap (endian)C 40 位字节交换（字节序）
【发布时间】：2016-06-28 17:01:39
【问题描述】：

我正在使用来自字节交换的 C 和 bswap_{16,32,64} 宏从 big-endian 读取/写入 little-endian 格式的二进制文件。 h 用于字节交换。

所有值都可以正确读取和写入，除了 40 位的位域。

bswap_40 宏不存在，我不知道该怎么做，也不知道是否有更好的解决方案。

这是一个显示此问题的小代码：

#include <stdio.h>
#include <inttypes.h>
#include <byteswap.h>

#define bswap_40(x) bswap_64(x)

struct tIndex {
  uint64_t val_64;
  uint64_t val_40:40;
} s1 = { 5294967296, 5294967296 };

int main(void)
{
    // write swapped values
    struct tIndex s2 = { bswap_64(s1.val_64), bswap_40(s1.val_40) };
    FILE *fp = fopen("index.bin", "w");
    fwrite(&s2, sizeof(s2), 1, fp);
    fclose(fp);

    // read swapped values
    struct tIndex s3;
    fp = fopen("index.bin", "r");
    fread(&s3, sizeof(s3), 1, fp);
    fclose(fp);
    s3.val_64 = bswap_64(s3.val_64);
    s3.val_40 = bswap_40(s3.val_40);

    printf("val_64: %" PRIu64 " -> %s\n", s3.val_64, (s1.val_64 == s3.val_64 ? "OK" : "Error"));
    printf("val_40: %" PRIu64 " -> %s\n", s3.val_40, (s1.val_40 == s3.val_40 ? "OK" : "Error"));

    return 0;
}

该代码是用以下方式编译的：

gcc -D_FILE_OFFSET_BITS=64 -D_LARGEFILE_SOURCE -D_LARGEFILE64_SOURCE swap_40.c -o swap_40

如何定义 bswap_40 宏来读写这些 40 位的值进行字节交换？

【问题讨论】：

标签： c swap endianness bit-fields

【解决方案1】：

通过将 bswap_40 定义为与 bswap_64 相同，您将交换 8 个字节而不是 5 个。因此，如果您从这个开始：

00 00 00 01 02 03 04 05

你会得到这个：

05 04 03 02 01 00 00 00

而不是这个：

00 00 00 05 04 03 02 01

处理此问题的最简单方法是获取 bswap_64 的结果并将其右移 24：

#define bswap_40(x) (bswap_64(x) >> 24)

【讨论】：

【解决方案2】：

编辑

我在编写这个宏时获得了更好的性能（与我的初始代码相比，这产生了更少的汇编指令）：

#define bswap40(s)                                                \
  ((((s)&0xFF) << 32) | (((s)&0xFF00) << 16) | (((s)&0xFF0000)) | \
   (((s)&0xFF000000) >> 16) | (((s)&0xFF00000000) >> 32))

使用：

s3.val_40 = bswap40(s3.val_40);

...但这可能是优化器问题。我认为它们应该针对相同的东西进行优化。

原帖

我更喜欢 dbush 的回答……我正要写这个：

static inline void bswap40(void* s) {
  uint8_t* bytes = s;
  bytes[0] ^= bytes[3];
  bytes[1] ^= bytes[2];
  bytes[3] ^= bytes[0];
  bytes[2] ^= bytes[1];
  bytes[0] ^= bytes[3];
  bytes[1] ^= bytes[2];
}

这是一个用于切换字节的破坏性内联函数...

【讨论】：

谢谢，优化版很有趣。

【解决方案3】：

我正在使用 C 和来自 byteswap.h 的 bswap_{16,32,64} 宏进行字节交换，从 big-endian 读取/写入 little-endian 格式的二进制文件。

提出解决此问题的不同方法：更多情况下，代码需要读取已知字节序格式的文件，然后转换为代码的字节序。这可能涉及字节交换，它可能不是诀窍是编写在所有条件下都能工作的代码。

 unsigned char file_data[5];
 // file data is in big endidan
 fread(file_data, sizeof file_data, 1, fp);

 uint64_t y = 0;
 for (i=0; i<sizeof file_data; i++) {
   y <<= 8;
   y |= file_data[i];
 }

 printf("val_64: %" PRIu64 "\n", y);

uint64_t val_40:40; 不可移植。 int、signed int、unsigned 以外的类型的位范围不可移植并且具有实现指定的行为。

顺便说一句：以二进制模式打开文件：

// FILE *fp = fopen("index.bin", "w");
FILE *fp = fopen("index.bin", "wb");

【讨论】：