字节序无关转换为大字节序的宏

Question

是否可以在C 中编写一个宏，它采用uint32_t 并将其转换为大端表示，无论目标系统是小端还是大端，以便可以在编译时评估宏一个常数？

我发现了这个问题：endianness conversion, regardless of endianness，但是，答案只提供功能。我的情况是我希望编译时表达式能够编写如下内容：

const uint32_t magic_number = BIGENDIAN32(0x12345678);

Answer 1

您可以使用与字节序相关的union，以及不依赖于字节序的位移。运行时版本：

uint32_t big_endian (uint32_t n)
{
  union
  {
    uint32_t u32;
    uint8_t  u8 [4];
  } be;

  for(size_t i=0; i<4; i++)
  {
    size_t shift = (4-1-i) * 8;
    be.u8[i] = (n >> shift) & 0xFFu;
  }
  return be.u32;
}

u8[0] 在大端机器上总是包含 MS 字节。但是，n >> shift 将可移植地获取相关字节。值得注意的是，在大端机器上运行时，整个函数只是开销膨胀。

将其转换为丑陋的编译时宏将是这样的：

typedef union
{
  uint32_t u32;
  uint8_t  u8 [4];
} be_t;


#define BIG_ENDIAN(n) ( _Generic((n), uint32_t: (void)0), \
  (be_t){ .u8 = { ((n) >> 24)&0xFFu,                      \
                  ((n) >> 16)&0xFFu,                      \
                  ((n) >>  8)&0xFFu,                      \
                   (n)&0xFFu } }.u32)

_Generic check + , 运算符仅用于类型安全，如果卡在非标准 C 中，可以将其删除。宏使用复合文字（外部 {}）形式的临时联合，初始化u8 数组（内部 {}）然后返回一个 uint32_t 值。

在 little endian x86 上尝试 BIG_ENDIAN(0x12345678) 并反汇编，我得到：

mov     esi, 2018915346

2018915346 dec = 0x78563412

Answer 2

考虑union 的复合文字。

#define BIGENDIAN32(x) (((union { uint8_t  u8[4]; uint32_t u32; }) \
    { {((uint32_t)(x)>>24)&255, ((uint32_t)(x)>>16)&255, \
       ((uint32_t)(x)>> 8)&255,  (uint32_t)(x)&255} }).u32) \
//    MSbyte first                                 LSByte last

int main(void) {
  const uint32_t magic_number = BIGENDIAN32(0x12345678u);
  return (int) magic_number;
}

Answer 3

如果您使用的是 GCC，您可以执行以下操作：

#if __BYTE_ORDER__ == __ORDER_LITTLE_ENDIAN__
#define BIGENDIAN32(_a_)    __builtin_bswap32 (_a_)
#else
#define BIGENDIAN32(_a_)    (_a_)
#endif

注意：不考虑 PDP 字节序，但你明白了

如果您希望代码可移植到其他编译器，则必须替换以下行：

#if __BYTE_ORDER__ == __ORDER_LITTLE_ENDIAN__

由this thread 的聪明贡献者建议的宏之一，并为字节反转内置函数定义一个宏。