如何在c++中转换大端值和小端值?

为了清晰起见,我必须将二进制数据(双精度浮点值以及32位和64位整数)从一个CPU架构转换到另一个CPU架构。这并不涉及网络,因此ntoh()和类似的函数在这里不能工作。


注意:我接受的答案直接适用于我的目标编译器(这就是我选择它的原因)。然而,这里还有其他非常好的、更方便的答案。


当前回答

查找位移位,因为这基本上是所有你需要做的交换从小->大端dian。然后根据位的大小,改变位移位的方式。

其他回答

和在C中一样:

short big = 0xdead;
short little = (((big & 0xff)<<8) | ((big & 0xff00)>>8));

您还可以声明一个无符号字符的向量,将输入值memcpy放入其中,将字节反向转换为另一个向量,然后将字节memcpy取出,但这将花费比旋转位长几个数量级的时间,特别是对于64位值。

有一个叫做BSWAP的汇编指令可以帮你做交换,非常快。 你可以在这里阅读。

Visual Studio,或者更准确地说是Visual c++运行时库,为此提供了平台intrinsic,称为_byteswap_ushort()、_byteswap_ulong()和_byteswap_int64()。其他平台应该也有类似的情况,但我不知道它们会被称为什么。

c++20无分支版本,现在std::endian已经存在,但在c++23之前增加了std::byteswap

#include <bit>
#include <type_traits>
#include <concepts>
#include <array>
#include <cstring>
#include <iostream>
#include <bitset>

template <int LEN, int OFF=LEN/2>
class do_swap
{
    // FOR 8 bytes:
    // LEN=8 (LEN/2==4)       <H><G><F><E><D><C><B><A>
    // OFF=4: FROM=0, TO=7 => [A]<G><F><E><D><C><B>[H]
    // OFF=3: FROM=1, TO=6 => [A][B]<F><E><D><C>[G][H]
    // OFF=2: FROM=2, TO=5 => [A][B][C]<E><D>[F][G][H]
    // OFF=1: FROM=3, TO=4 => [A][B][C][D][E][F][G][H]
    // OFF=0: FROM=4, TO=3 => DONE
public:
    enum consts {FROM=LEN/2-OFF, TO=(LEN-1)-FROM};
    using NXT=do_swap<LEN, OFF-1>;
// flip the first and last for the current iteration's range
    static void flip(std::array<std::byte, LEN>& b)
    {
        std::byte tmp=b[FROM];
        b[FROM]=b[TO];
        b[TO]=tmp;
        NXT::flip(b);
    }
};
template <int LEN>
class do_swap<LEN, 0> // STOP the template recursion
{
public:
    static void flip(std::array<std::byte, LEN>&)
    {
    }
};

template<std::integral T, std::endian TO, std::endian FROM=std::endian::native>
        requires ((TO==std::endian::big) || (TO==std::endian::little))
              && ((FROM==std::endian::big) || (FROM==std::endian::little))
class endian_swap
{
public:
    enum consts {BYTE_COUNT=sizeof(T)};
    static T cvt(const T integral)
    {
    // if FROM and TO are the same -- nothing to do
        if (TO==FROM)
        {
                return integral;
        }

    // endian::big --> endian::little is the same as endian::little --> endian::big
    // the bytes have to be reversed
    // memcpy seems to be the most supported way to do byte swaps in a defined way
        std::array<std::byte, BYTE_COUNT> bytes;
        std::memcpy(&bytes, &integral, BYTE_COUNT);
        do_swap<BYTE_COUNT>::flip(bytes);
        T ret;
        std::memcpy(&ret, &bytes, BYTE_COUNT);
        return ret;
    }
};

std::endian big()
{
    return std::endian::big;
}

std::endian little()
{
    return std::endian::little;
}

std::endian native()
{
    return std::endian::native;
}

long long swap_to_big(long long x)
{
    return endian_swap<long long, std::endian::big>::cvt(x);
}

long long swap_to_little(long long x)
{
    return endian_swap<long long, std::endian::little>::cvt(x);
}

void show(std::string label, long long x)
{
    std::cout << label << "\t: " << std::bitset<64>(x) << " (" << x << ")" << std::endl;
}

int main(int argv, char ** argc)
{
    long long init=0xF8FCFEFF7F3F1F0;
    long long to_big=swap_to_big(init);
    long long to_little=swap_to_little(init);
    show("Init", init);
    show(">big", to_big);
    show(">little", to_little);
}

如果你正在使用Visual c++,请执行以下操作:包含intrin.h并调用以下函数:

对于16位数字:

unsigned short _byteswap_ushort(unsigned short value);

对于32位数字:

unsigned long _byteswap_ulong(unsigned long value);

对于64位数字:

unsigned __int64 _byteswap_uint64(unsigned __int64 value);

8位数字(字符)不需要转换。

此外,这些仅定义为无符号值,它们也适用于有符号整数。

对于浮点数和双精度数,要比普通整数困难得多,因为它们可能在主机的字节顺序中。你可以在大端机器上得到小端浮点数,反之亦然。

其他编译器也有类似的特性。

例如,在GCC中,你可以直接调用一些内置程序,如下所示:

uint32_t __builtin_bswap32 (uint32_t x)
uint64_t __builtin_bswap64 (uint64_t x)

(不需要包含任何东西)。Afaik bits.h也以非gcc为中心的方式声明了相同的函数。

16位交换就是位旋转。

顺便说一句,调用这些内在函数而不是调用自己的内在函数可以获得最好的性能和代码密度。

void writeLittleEndianToBigEndian(void* ptrLittleEndian, void* ptrBigEndian , size_t bufLen )
{
    char *pchLittleEndian = (char*)ptrLittleEndian;

    char *pchBigEndian = (char*)ptrBigEndian;

    for ( size_t i = 0 ; i < bufLen ; i++ )    
        pchBigEndian[bufLen-1-i] = pchLittleEndian[i];
}

std::uint32_t row = 0x12345678;

char buf[4]; 

writeLittleEndianToBigEndian( &row, &buf, sizeof(row) );