Как я могу преобразовать между значениями с прямым порядком байтов и значениями с прямым порядком байтов в C ++?

Как я могу преобразовать между значениями с прямым порядком байтов и значениями с прямым порядком байтов в C ++?

РЕДАКТИРОВАТЬ: Для ясности, я должен переводить двоичные данные (значения с плавающей запятой двойной точности и 32-разрядные и 64-разрядные целые числа) из одной архитектуры ЦП в другую. Это не связано с сетью, поэтому ntoh () и подобные функции здесь не будут работать.

РЕДАКТИРОВАТЬ # 2: Ответ, который я принял, относится непосредственно к компиляторам, на которые я нацеливаюсь (именно поэтому я выбрал его). Однако здесь есть и другие очень хорошие, более портативные ответы.

Если вы используете Visual C ++ сделайте следующее: Вы включаете intrin.h и вызываете следующие функции:

Для 16-битных чисел:

unsigned short _byteswap_ushort(unsigned short value);

Для 32-битных чисел:

unsigned long _byteswap_ulong(unsigned long value);

Для 64-битных чисел:

unsigned __int64 _byteswap_uint64(unsigned __int64 value);

8-битные числа (символы) не нужно конвертировать.

Кроме того, они определены только для беззнаковых значений, они работают и для целых чисел со знаком.

Для чисел с плавающей запятой и двойников это сложнее, чем с простыми целыми числами, поскольку они могут быть или не быть в порядке байтов хост-машин. Вы можете получить поплавки с прямым порядком байтов на машинах с прямым порядком байтов и наоборот.

Другие компиляторы также имеют аналогичные свойства.

В GCC , например , вы можете напрямую позвонить некоторые встроенные команды как описано здесь :

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

(не нужно что-то включать). Afaik bits.h также объявляет ту же функцию не GCC-ориентированным способом.

16-битный своп это просто бит-поворот.

Вызов intrinsics вместо того, чтобы катиться самостоятельно, дает вам лучшую производительность и плотность кода.

Проще говоря:

#include <climits>

template <typename T>
T swap_endian(T u)
{
    static_assert (CHAR_BIT == 8, "CHAR_BIT != 8");

    union
    {
        T u;
        unsigned char u8[sizeof(T)];
    } source, dest;

    source.u = u;

    for (size_t k = 0; k < sizeof(T); k++)
        dest.u8[k] = source.u8[sizeof(T) - k - 1];

    return dest.u;
}

Использование: swap_endian<uint32_t>(42).

От ошибки порядка байтов Роба Пайка:

Допустим, ваш поток данных имеет 32-разрядное целое число в кодировке с прямым порядком байтов. Вот как извлечь его (при условии байтов без знака):

i = (data[0]<<0) | (data[1]<<8) | (data[2]<<16) | (data[3]<<24);

Если это big-endian, вот как его извлечь:

i = (data[3]<<0) | (data[2]<<8) | (data[1]<<16) | (data[0]<<24);

TL; DR: не беспокойтесь о собственном порядке вашей платформы, все, что имеет значение, это порядок байтов потока, из которого вы читаете, и вам лучше надеяться, что он хорошо определен.

Примечание: в комментарии было отмечено, что при отсутствии явного преобразования типов важно, чтобы dataэто был массив unsigned charили uint8_t. Использование signed charили char(если подписано) приведет data[x]к увеличению до целого числа и, data[x] << 24возможно, к сдвигу 1 в знаковый бит, который является UB.

Если вы делаете это в целях совместимости сети / хоста, вы должны использовать:

ntohl() //Network to Host byte order (Long)
htonl() //Host to Network byte order (Long)

ntohs() //Network to Host byte order (Short)
htons() //Host to Network byte order (Short)

Если вы делаете это по какой-то другой причине, одно из представленных здесь решений byte_swap будет работать просто отлично.

Я взял несколько предложений из этого поста и собрал их вместе, чтобы сформировать это:

#include <boost/type_traits.hpp>
#include <boost/static_assert.hpp>
#include <boost/detail/endian.hpp>
#include <stdexcept>

enum endianness
{
    little_endian,
    big_endian,
    network_endian = big_endian,

    #if defined(BOOST_LITTLE_ENDIAN)
        host_endian = little_endian
    #elif defined(BOOST_BIG_ENDIAN)
        host_endian = big_endian
    #else
        #error "unable to determine system endianness"
    #endif
};

namespace detail {

template<typename T, size_t sz>
struct swap_bytes
{
    inline T operator()(T val)
    {
        throw std::out_of_range("data size");
    }
};

template<typename T>
struct swap_bytes<T, 1>
{
    inline T operator()(T val)
    {
        return val;
    }
};

template<typename T>
struct swap_bytes<T, 2>
{
    inline T operator()(T val)
    {
        return ((((val) >> 8) & 0xff) | (((val) & 0xff) << 8));
    }
};

template<typename T>
struct swap_bytes<T, 4>
{
    inline T operator()(T val)
    {
        return ((((val) & 0xff000000) >> 24) |
                (((val) & 0x00ff0000) >>  8) |
                (((val) & 0x0000ff00) <<  8) |
                (((val) & 0x000000ff) << 24));
    }
};

template<>
struct swap_bytes<float, 4>
{
    inline float operator()(float val)
    {
        uint32_t mem =swap_bytes<uint32_t, sizeof(uint32_t)>()(*(uint32_t*)&val);
        return *(float*)&mem;
    }
};

template<typename T>
struct swap_bytes<T, 8>
{
    inline T operator()(T val)
    {
        return ((((val) & 0xff00000000000000ull) >> 56) |
                (((val) & 0x00ff000000000000ull) >> 40) |
                (((val) & 0x0000ff0000000000ull) >> 24) |
                (((val) & 0x000000ff00000000ull) >> 8 ) |
                (((val) & 0x00000000ff000000ull) << 8 ) |
                (((val) & 0x0000000000ff0000ull) << 24) |
                (((val) & 0x000000000000ff00ull) << 40) |
                (((val) & 0x00000000000000ffull) << 56));
    }
};

template<>
struct swap_bytes<double, 8>
{
    inline double operator()(double val)
    {
        uint64_t mem =swap_bytes<uint64_t, sizeof(uint64_t)>()(*(uint64_t*)&val);
        return *(double*)&mem;
    }
};

template<endianness from, endianness to, class T>
struct do_byte_swap
{
    inline T operator()(T value)
    {
        return swap_bytes<T, sizeof(T)>()(value);
    }
};
// specialisations when attempting to swap to the same endianess
template<class T> struct do_byte_swap<little_endian, little_endian, T> { inline T operator()(T value) { return value; } };
template<class T> struct do_byte_swap<big_endian,    big_endian,    T> { inline T operator()(T value) { return value; } };

} // namespace detail

template<endianness from, endianness to, class T>
inline T byte_swap(T value)
{
    // ensure the data is only 1, 2, 4 or 8 bytes
    BOOST_STATIC_ASSERT(sizeof(T) == 1 || sizeof(T) == 2 || sizeof(T) == 4 || sizeof(T) == 8);
    // ensure we're only swapping arithmetic types
    BOOST_STATIC_ASSERT(boost::is_arithmetic<T>::value);

    return detail::do_byte_swap<from, to, T>()(value);
}

Процедура перехода от порядкового номера к порядку байтов аналогична переходу от порядкового номера к порядку байтов.

Вот пример кода:

void swapByteOrder(unsigned short& us)
{
    us = (us >> 8) |
         (us << 8);
}

void swapByteOrder(unsigned int& ui)
{
    ui = (ui >> 24) |
         ((ui<<8) & 0x00FF0000) |
         ((ui>>8) & 0x0000FF00) |
         (ui << 24);
}

void swapByteOrder(unsigned long long& ull)
{
    ull = (ull >> 56) |
          ((ull<<40) & 0x00FF000000000000) |
          ((ull<<24) & 0x0000FF0000000000) |
          ((ull<<8) & 0x000000FF00000000) |
          ((ull>>8) & 0x00000000FF000000) |
          ((ull>>24) & 0x0000000000FF0000) |
          ((ull>>40) & 0x000000000000FF00) |
          (ull << 56);
}

Существует инструкция по сборке под названием BSWAP, которая выполнит замену очень быстро . Вы можете прочитать об этом здесь .

Visual Studio, или, точнее, библиотека времени выполнения Visual C ++, имеет встроенную платформу для этого, называемую _byteswap_ushort(), _byteswap_ulong(), and _byteswap_int64(). Подобные должны существовать для других платформ, но я не знаю, как они будут называться.

Мы сделали это с помощью шаблонов. Вы могли бы сделать что-то вроде этого:

// Specialization for 2-byte types.
template<>
inline void endian_byte_swapper< 2 >(char* dest, char const* src)
{
    // Use bit manipulations instead of accessing individual bytes from memory, much faster.
    ushort* p_dest = reinterpret_cast< ushort* >(dest);
    ushort const* const p_src = reinterpret_cast< ushort const* >(src);
    *p_dest = (*p_src >> 8) | (*p_src << 8);
}

// Specialization for 4-byte types.
template<>
inline void endian_byte_swapper< 4 >(char* dest, char const* src)
{
    // Use bit manipulations instead of accessing individual bytes from memory, much faster.
    uint* p_dest = reinterpret_cast< uint* >(dest);
    uint const* const p_src = reinterpret_cast< uint const* >(src);
    *p_dest = (*p_src >> 24) | ((*p_src & 0x00ff0000) >> 8) | ((*p_src & 0x0000ff00) << 8) | (*p_src << 24);
}

Если вы делаете это для передачи данных между различными платформами, посмотрите на функции ntoh и hton.

Так же, как вы делаете в C:

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

Вы также можете объявить вектор беззнаковых символов, записать в него входное значение, обратить байты в другой вектор и записать байты, но это займет на несколько порядков больше, чем сдвоение, особенно с 64-разрядными значениями.

В большинстве систем POSIX (это не входит в стандарт POSIX) существует файл endian.h, который можно использовать для определения того, какую кодировку использует ваша система. Оттуда это примерно так:

unsigned int change_endian(unsigned int x)
{
    unsigned char *ptr = (unsigned char *)&x;
    return (ptr[0] << 24) | (ptr[1] << 16) | (ptr[2] << 8) | ptr[3];
}

Это меняет порядок (с обратного порядка байтов на младший):

Если у вас есть номер 0xDEADBEEF (в системе с прямым порядком байтов, сохраненной как 0xEFBEADDE), ptr [0] будет 0xEF, ptr [1] будет 0xBE и т. Д.

Но если вы хотите использовать его для работы в сети, то htons, htonl и htonll (и их обратные ntohs, ntohl и ntohll) будут полезны для преобразования порядка хостов в порядок сетей.

Обратите внимание, что, по крайней мере, для Windows, htonl () намного медленнее, чем их внутренний аналог _byteswap_ulong (). Первый - это вызов библиотеки DLL в ws2_32.dll, второй - одна инструкция по сборке BSWAP. Поэтому, если вы пишете некоторый платформо-зависимый код, предпочтите использовать встроенные функции для скорости:

#define htonl(x) _byteswap_ulong(x)

Это может быть особенно важно для обработки изображений .PNG, где все целые числа сохраняются в Big Endian с объяснением «Можно использовать htonl () ...» {для замедления обычных программ Windows, если вы не готовы}.

Большинство платформ имеют системный заголовочный файл, который обеспечивает эффективные функции byteswap. В Linux он есть в <endian.h>. Вы можете красиво обернуть это в C ++:

#include <iostream>

#include <endian.h>

template<size_t N> struct SizeT {};

#define BYTESWAPS(bits) \
template<class T> inline T htobe(T t, SizeT<bits / 8>) { return htobe ## bits(t); } \
template<class T> inline T htole(T t, SizeT<bits / 8>) { return htole ## bits(t); } \
template<class T> inline T betoh(T t, SizeT<bits / 8>) { return be ## bits ## toh(t); } \
template<class T> inline T letoh(T t, SizeT<bits / 8>) { return le ## bits ## toh(t); }

BYTESWAPS(16)
BYTESWAPS(32)
BYTESWAPS(64)

#undef BYTESWAPS

template<class T> inline T htobe(T t) { return htobe(t, SizeT<sizeof t>()); }
template<class T> inline T htole(T t) { return htole(t, SizeT<sizeof t>()); }
template<class T> inline T betoh(T t) { return betoh(t, SizeT<sizeof t>()); }
template<class T> inline T letoh(T t) { return letoh(t, SizeT<sizeof t>()); }

int main()
{
    std::cout << std::hex;
    std::cout << htobe(static_cast<unsigned short>(0xfeca)) << '\n';
    std::cout << htobe(0xafbeadde) << '\n';

    // Use ULL suffix to specify integer constant as unsigned long long 
    std::cout << htobe(0xfecaefbeafdeedfeULL) << '\n';
}

Вывод:

cafe
deadbeaf
feeddeafbeefcafe

Мне нравится этот, только для стиля :-)

long swap(long i) {
    char *c = (char *) &i;
    return * (long *) (char[]) {c[3], c[2], c[1], c[0] };
}

Серьезно ... Я не понимаю, почему все решения такие сложные ! Как насчет самой простой, самой общей функции шаблона, которая заменяет любой тип любого размера при любых обстоятельствах в любой операционной системе?

template <typename T>
void SwapEnd(T& var)
{
    static_assert(std::is_pod<T>::value, "Type must be POD type for safety");
    std::array<char, sizeof(T)> varArray;
    std::memcpy(varArray.data(), &var, sizeof(T));
    for(int i = 0; i < static_cast<int>(sizeof(var)/2); i++)
        std::swap(varArray[sizeof(var) - 1 - i],varArray[i]);
    std::memcpy(&var, varArray.data(), sizeof(T));
}

Это волшебная сила C и C ++ вместе! Просто поменяйте местами исходную переменную символ за символом.

Пункт 1 : Нет операторов: Помните, что я не использовал простой оператор присваивания "=", потому что некоторые объекты будут испорчены, когда порядок байтов перевернут и конструктор копирования (или оператор присваивания) не будет работать. Поэтому более надежно копировать их char на char.

Пункт 2. Помните о проблемах выравнивания. Обратите внимание, что мы копируем в массив и из него, что является правильным решением, поскольку компилятор C ++ не гарантирует, что мы можем получить доступ к невыровненной памяти (этот ответ был обновлен по сравнению с исходным Форма для этого). Например, если вы выделяете uint64_t, ваш компилятор не может гарантировать, что вы можете получить доступ к 3-му байту этого как uint8_t. Следовательно, правильнее всего скопировать это в массив символов, заменить его, а затем скопировать обратно (так что нет reinterpret_cast). Обратите внимание, что компиляторы в основном достаточно умны, чтобы преобразовать то, что вы делали обратно, в, reinterpret_castесли они способны получить доступ к отдельным байтам независимо от выравнивания.

Чтобы использовать эту функцию :

double x = 5;
SwapEnd(x);

и теперь xотличается по порядку байтов.

У меня есть этот код, который позволяет мне конвертировать из HOST_ENDIAN_ORDER (что бы это ни было) в LITTLE_ENDIAN_ORDER или BIG_ENDIAN_ORDER. Я использую шаблон, поэтому, если я попытаюсь преобразовать из HOST_ENDIAN_ORDER в LITTLE_ENDIAN_ORDER, и они окажутся одинаковыми для машины, которую я компилирую, код не будет сгенерирован.

Вот код с некоторыми комментариями:

// We define some constant for little, big and host endianess. Here I use 
// BOOST_LITTLE_ENDIAN/BOOST_BIG_ENDIAN to check the host indianess. If you
// don't want to use boost you will have to modify this part a bit.
enum EEndian
{
  LITTLE_ENDIAN_ORDER,
  BIG_ENDIAN_ORDER,
#if defined(BOOST_LITTLE_ENDIAN)
  HOST_ENDIAN_ORDER = LITTLE_ENDIAN_ORDER
#elif defined(BOOST_BIG_ENDIAN)
  HOST_ENDIAN_ORDER = BIG_ENDIAN_ORDER
#else
#error "Impossible de determiner l'indianness du systeme cible."
#endif
};

// this function swap the bytes of values given it's size as a template
// parameter (could sizeof be used?).
template <class T, unsigned int size>
inline T SwapBytes(T value)
{
  union
  {
     T value;
     char bytes[size];
  } in, out;

  in.value = value;

  for (unsigned int i = 0; i < size / 2; ++i)
  {
     out.bytes[i] = in.bytes[size - 1 - i];
     out.bytes[size - 1 - i] = in.bytes[i];
  }

  return out.value;
}

// Here is the function you will use. Again there is two compile-time assertion
// that use the boost librarie. You could probably comment them out, but if you
// do be cautious not to use this function for anything else than integers
// types. This function need to be calles like this :
//
//     int x = someValue;
//     int i = EndianSwapBytes<HOST_ENDIAN_ORDER, BIG_ENDIAN_ORDER>(x);
//
template<EEndian from, EEndian to, class T>
inline T EndianSwapBytes(T value)
{
  // A : La donnée à swapper à une taille de 2, 4 ou 8 octets
  BOOST_STATIC_ASSERT(sizeof(T) == 2 || sizeof(T) == 4 || sizeof(T) == 8);

  // A : La donnée à swapper est d'un type arithmetic
  BOOST_STATIC_ASSERT(boost::is_arithmetic<T>::value);

  // Si from et to sont du même type on ne swap pas.
  if (from == to)
     return value;

  return SwapBytes<T, sizeof(T)>(value);
}

Если 32-разрядное целое число без знака с прямым порядком байтов выглядит как 0xAABBCCDD, равное 2864434397, то то же самое 32-разрядное целое число без знака выглядит как 0xDDCCBBAA на процессоре с прямым порядком байтов, который также равен 2864434397.

Если 16-разрядное короткое число без знака с прямым порядком байтов выглядит как 0xAABB, что равно 43707, то такое же короткое 16-разрядное без знака выглядит как 0xBBAA на процессоре с прямым порядком байтов, который также равен 43707.

Вот несколько удобных функций #define, чтобы поменять байты с младшего к старшему и наоборот ->

// can be used for short, unsigned short, word, unsigned word (2-byte types)
#define BYTESWAP16(n) (((n&0xFF00)>>8)|((n&0x00FF)<<8))

// can be used for int or unsigned int or float (4-byte types)
#define BYTESWAP32(n) ((BYTESWAP16((n&0xFFFF0000)>>16))|((BYTESWAP16(n&0x0000FFFF))<<16))

// can be used for unsigned long long or double (8-byte types)
#define BYTESWAP64(n) ((BYTESWAP32((n&0xFFFFFFFF00000000)>>32))|((BYTESWAP32(n&0x00000000FFFFFFFF))<<32))

Вот обобщенная версия, которую я придумал, чтобы поменять значение на месте. Другие предложения были бы лучше, если производительность является проблемой.

 template<typename T>
    void ByteSwap(T * p)
    {
        for (int i = 0;  i < sizeof(T)/2;  ++i)
            std::swap(((char *)p)[i], ((char *)p)[sizeof(T)-1-i]);
    }

Отказ от ответственности: я еще не пытался скомпилировать или проверить это.

Если вы возьмете общий шаблон для изменения порядка битов в слове и выберете часть, которая инвертирует биты в каждом байте, то у вас останется нечто, что инвертирует только байты в слове. Для 64-битных:

x = ((x & 0x00000000ffffffff) << 32) ^ ((x >> 32) & 0x00000000ffffffff);
x = ((x & 0x0000ffff0000ffff) << 16) ^ ((x >> 16) & 0x0000ffff0000ffff);
x = ((x & 0x00ff00ff00ff00ff) <<  8) ^ ((x >>  8) & 0x00ff00ff00ff00ff);

Компилятор должен убрать лишние операции маскирования битов (я оставил их, чтобы выделить шаблон), но если этого не произойдет, вы можете переписать первую строку следующим образом:

x = ( x                       << 32) ^  (x >> 32);

Обычно это должно упростить до одной инструкции поворота на большинстве архитектур (игнорируя, что вся операция, вероятно, является одной инструкцией).

На процессоре RISC большие сложные константы могут вызвать трудности компиляции. Вы можете легко вычислить каждую из констант из предыдущей. Вот так:

uint64_t k = 0x00000000ffffffff; /* compiler should know a trick for this */
x = ((x & k) << 32) ^ ((x >> 32) & k);
k ^= k << 16;
x = ((x & k) << 16) ^ ((x >> 16) & k);
k ^= k << 8;
x = ((x & k) <<  8) ^ ((x >>  8) & k);

Если вам нравится, вы можете написать это в виде цикла. Это не будет эффективно, но просто для удовольствия:

int i = sizeof(x) * CHAR_BIT / 2;
uintmax_t k = (1 << i) - 1;
while (i >= 8)
{
    x = ((x & k) << i) ^ ((x >> i) & k);
    i >>= 1;
    k ^= k << i;
}

А для полноты приведем упрощенную 32-битную версию первой формы:

x = ( x               << 16) ^  (x >> 16);
x = ((x & 0x00ff00ff) <<  8) ^ ((x >>  8) & 0x00ff00ff);

Просто подумал, что я добавил свое собственное решение здесь, так как я его нигде не видел. Это небольшая и переносимая шаблонная функция C ++ и переносимая, которая использует только битовые операции.

template<typename T> inline static T swapByteOrder(const T& val) {
    int totalBytes = sizeof(val);
    T swapped = (T) 0;
    for (int i = 0; i < totalBytes; ++i) {
        swapped |= (val >> (8*(totalBytes-i-1)) & 0xFF) << (8*i);
    }
    return swapped;
}

Я действительно удивлен, что никто не упомянул функции htobeXX и betohXX. Они определены в endian.h и очень похожи на сетевые функции htonXX.

Используя коды ниже, вы можете легко переключаться между BigEndian и LittleEndian

#define uint32_t unsigned 
#define uint16_t unsigned short

#define swap16(x) ((((uint16_t)(x) & 0x00ff)<<8)| \
(((uint16_t)(x) & 0xff00)>>8))

#define swap32(x) ((((uint32_t)(x) & 0x000000ff)<<24)| \
(((uint32_t)(x) & 0x0000ff00)<<8)| \
(((uint32_t)(x) & 0x00ff0000)>>8)| \
(((uint32_t)(x) & 0xff000000)>>24))

Я недавно написал макрос для этого в C, но он одинаково действителен и в C ++:

#define REVERSE_BYTES(...) do for(size_t REVERSE_BYTES=0; REVERSE_BYTES<sizeof(__VA_ARGS__)>>1; ++REVERSE_BYTES)\
    ((unsigned char*)&(__VA_ARGS__))[REVERSE_BYTES] ^= ((unsigned char*)&(__VA_ARGS__))[sizeof(__VA_ARGS__)-1-REVERSE_BYTES],\
    ((unsigned char*)&(__VA_ARGS__))[sizeof(__VA_ARGS__)-1-REVERSE_BYTES] ^= ((unsigned char*)&(__VA_ARGS__))[REVERSE_BYTES],\
    ((unsigned char*)&(__VA_ARGS__))[REVERSE_BYTES] ^= ((unsigned char*)&(__VA_ARGS__))[sizeof(__VA_ARGS__)-1-REVERSE_BYTES];\
while(0)

Он принимает любой тип и переворачивает байты в переданном аргументе. Пример использования:

int main(){
    unsigned long long x = 0xABCDEF0123456789;
    printf("Before: %llX\n",x);
    REVERSE_BYTES(x);
    printf("After : %llX\n",x);

    char c[7]="nametag";
    printf("Before: %c%c%c%c%c%c%c\n",c[0],c[1],c[2],c[3],c[4],c[5],c[6]);
    REVERSE_BYTES(c);
    printf("After : %c%c%c%c%c%c%c\n",c[0],c[1],c[2],c[3],c[4],c[5],c[6]);
}

Какие отпечатки:

Before: ABCDEF0123456789
After : 8967452301EFCDAB
Before: nametag
After : gateman

Вышесказанное прекрасно подходит для копирования / вставки, но здесь многое происходит, поэтому я расскажу, как это работает по частям:

Первая заметная вещь заключается в том, что весь макрос заключен в do while(0)блок. Это распространенная идиома разрешающая нормальное использование точки с запятой после макроса.

Следующим является использование переменной с именем в REVERSE_BYTESкачестве forсчетчика цикла в. Имя самого макроса используется в качестве имени переменной, чтобы гарантировать, что он не конфликтует с любыми другими символами, которые могут находиться в области видимости везде, где используется макрос. Поскольку имя используется в расширении макроса, оно не будет расширено снова при использовании здесь в качестве имени переменной.

Внутри forцикла есть два байта, на которые ссылаются и которые меняются местами XOR (поэтому временное имя переменной не требуется):

((unsigned char*)&(__VA_ARGS__))[REVERSE_BYTES]
((unsigned char*)&(__VA_ARGS__))[sizeof(__VA_ARGS__)-1-REVERSE_BYTES]

__VA_ARGS__представляет все, что было дано макросу, и используется для увеличения гибкости того, что может быть передано (хотя и ненамного). Адрес этого аргумента затем берется и приводится к unsigned charуказателю, чтобы разрешить обмен его байтов посредством []подписки массива .

Последний специфический момент - отсутствие {}скобок. В них нет необходимости, поскольку все шаги в каждом свопе объединяются с помощью оператора запятой , что делает их одним оператором.

Наконец, стоит отметить, что это не идеальный подход, если скорость является главным приоритетом. Если это важный фактор, некоторые из макросов, специфичных для типа, или директив, специфичных для платформы, на которые есть ссылки в других ответах, вероятно, являются лучшим вариантом. Этот подход, однако, переносим для всех типов, всех основных платформ и языков C и C ++.

Вау, я не мог поверить, что некоторые ответы я прочитал здесь. На самом деле есть инструкция по сборке, которая делает это быстрее, чем что-либо еще. BSWAP. Вы можете просто написать такую ​​функцию ...

__declspec(naked) uint32_t EndianSwap(uint32 value)
{
    __asm
    {
        mov eax, dword ptr[esp + 4]
        bswap eax
        ret
    }
}

Это НАМНОГО быстрее, чем те, которые были предложены. Я их разобрал и посмотрел. Вышеупомянутая функция не имеет пролога / эпилога, поэтому практически не имеет накладных расходов вообще.

unsigned long _byteswap_ulong(unsigned long value);

Делать 16 бит так же просто, за исключением того, что вы использовали бы xchg al, ах. bswap работает только на 32-битных регистрах.

64-битная версия немного сложнее, но не слишком. Гораздо лучше, чем все приведенные выше примеры с циклами, шаблонами и т. Д.

Здесь есть несколько предостережений ... Во-первых, bswap доступен только для процессоров 80x486 и выше. Кто-нибудь планирует запустить его на 386?!? Если это так, вы все равно можете заменить bswap на ...

mov ebx, eax
shr ebx, 16
xchg bl, bh
xchg al, ah
shl eax, 16
or eax, ebx

Также встроенная сборка доступна только в коде x86 в Visual Studio. Голая функция не может быть выровнена и также не доступна в сборках x64. В этом случае вам придется использовать встроенные функции компилятора.

Портативная технология для реализации дружественных оптимизаторам невыровненных порядковых операций доступа не по месту. Они работают на каждом компиляторе, каждом выравнивании границ и каждом порядке байтов. Эти невыровненные подпрограммы дополняются или обсуждаются в зависимости от собственного порядка байтов и выравнивания. Частичное перечисление, но вы поняли идею. BO * - это постоянные значения, основанные на собственном порядке байтов.

uint32_t sw_get_uint32_1234(pu32)
uint32_1234 *pu32;
{
  union {
    uint32_1234 u32_1234;
    uint32_t u32;
  } bou32;
  bou32.u32_1234[0] = (*pu32)[BO32_0];
  bou32.u32_1234[1] = (*pu32)[BO32_1];
  bou32.u32_1234[2] = (*pu32)[BO32_2];
  bou32.u32_1234[3] = (*pu32)[BO32_3];
  return(bou32.u32);
}

void sw_set_uint32_1234(pu32, u32)
uint32_1234 *pu32;
uint32_t u32;
{
  union {
    uint32_1234 u32_1234;
    uint32_t u32;
  } bou32;
  bou32.u32 = u32;
  (*pu32)[BO32_0] = bou32.u32_1234[0];
  (*pu32)[BO32_1] = bou32.u32_1234[1];
  (*pu32)[BO32_2] = bou32.u32_1234[2];
  (*pu32)[BO32_3] = bou32.u32_1234[3];
}

#if HAS_SW_INT64
int64 sw_get_int64_12345678(pi64)
int64_12345678 *pi64;
{
  union {
    int64_12345678 i64_12345678;
    int64 i64;
  } boi64;
  boi64.i64_12345678[0] = (*pi64)[BO64_0];
  boi64.i64_12345678[1] = (*pi64)[BO64_1];
  boi64.i64_12345678[2] = (*pi64)[BO64_2];
  boi64.i64_12345678[3] = (*pi64)[BO64_3];
  boi64.i64_12345678[4] = (*pi64)[BO64_4];
  boi64.i64_12345678[5] = (*pi64)[BO64_5];
  boi64.i64_12345678[6] = (*pi64)[BO64_6];
  boi64.i64_12345678[7] = (*pi64)[BO64_7];
  return(boi64.i64);
}
#endif

int32_t sw_get_int32_3412(pi32)
int32_3412 *pi32;
{
  union {
    int32_3412 i32_3412;
    int32_t i32;
  } boi32;
  boi32.i32_3412[2] = (*pi32)[BO32_0];
  boi32.i32_3412[3] = (*pi32)[BO32_1];
  boi32.i32_3412[0] = (*pi32)[BO32_2];
  boi32.i32_3412[1] = (*pi32)[BO32_3];
  return(boi32.i32);
}

void sw_set_int32_3412(pi32, i32)
int32_3412 *pi32;
int32_t i32;
{
  union {
    int32_3412 i32_3412;
    int32_t i32;
  } boi32;
  boi32.i32 = i32;
  (*pi32)[BO32_0] = boi32.i32_3412[2];
  (*pi32)[BO32_1] = boi32.i32_3412[3];
  (*pi32)[BO32_2] = boi32.i32_3412[0];
  (*pi32)[BO32_3] = boi32.i32_3412[1];
}

uint32_t sw_get_uint32_3412(pu32)
uint32_3412 *pu32;
{
  union {
    uint32_3412 u32_3412;
    uint32_t u32;
  } bou32;
  bou32.u32_3412[2] = (*pu32)[BO32_0];
  bou32.u32_3412[3] = (*pu32)[BO32_1];
  bou32.u32_3412[0] = (*pu32)[BO32_2];
  bou32.u32_3412[1] = (*pu32)[BO32_3];
  return(bou32.u32);
}

void sw_set_uint32_3412(pu32, u32)
uint32_3412 *pu32;
uint32_t u32;
{
  union {
    uint32_3412 u32_3412;
    uint32_t u32;
  } bou32;
  bou32.u32 = u32;
  (*pu32)[BO32_0] = bou32.u32_3412[2];
  (*pu32)[BO32_1] = bou32.u32_3412[3];
  (*pu32)[BO32_2] = bou32.u32_3412[0];
  (*pu32)[BO32_3] = bou32.u32_3412[1];
}

float sw_get_float_1234(pf)
float_1234 *pf;
{
  union {
    float_1234 f_1234;
    float f;
  } bof;
  bof.f_1234[0] = (*pf)[BO32_0];
  bof.f_1234[1] = (*pf)[BO32_1];
  bof.f_1234[2] = (*pf)[BO32_2];
  bof.f_1234[3] = (*pf)[BO32_3];
  return(bof.f);
}

void sw_set_float_1234(pf, f)
float_1234 *pf;
float f;
{
  union {
    float_1234 f_1234;
    float f;
  } bof;
  bof.f = (float)f;
  (*pf)[BO32_0] = bof.f_1234[0];
  (*pf)[BO32_1] = bof.f_1234[1];
  (*pf)[BO32_2] = bof.f_1234[2];
  (*pf)[BO32_3] = bof.f_1234[3];
}

double sw_get_double_12345678(pd)
double_12345678 *pd;
{
  union {
    double_12345678 d_12345678;
    double d;
  } bod;
  bod.d_12345678[0] = (*pd)[BO64_0];
  bod.d_12345678[1] = (*pd)[BO64_1];
  bod.d_12345678[2] = (*pd)[BO64_2];
  bod.d_12345678[3] = (*pd)[BO64_3];
  bod.d_12345678[4] = (*pd)[BO64_4];
  bod.d_12345678[5] = (*pd)[BO64_5];
  bod.d_12345678[6] = (*pd)[BO64_6];
  bod.d_12345678[7] = (*pd)[BO64_7];
  return(bod.d);
}

void sw_set_double_12345678(pd, d)
double_12345678 *pd;
double d;
{
  union {
    double_12345678 d_12345678;
    double d;
  } bod;
  bod.d = d;
  (*pd)[BO64_0] = bod.d_12345678[0];
  (*pd)[BO64_1] = bod.d_12345678[1];
  (*pd)[BO64_2] = bod.d_12345678[2];
  (*pd)[BO64_3] = bod.d_12345678[3];
  (*pd)[BO64_4] = bod.d_12345678[4];
  (*pd)[BO64_5] = bod.d_12345678[5];
  (*pd)[BO64_6] = bod.d_12345678[6];
  (*pd)[BO64_7] = bod.d_12345678[7];
}

Эти typedefs имеют преимущество в том, что выдают ошибки компилятора, если они не используются с аксессорами, таким образом уменьшая забытые ошибки аксессора.

typedef char int8_1[1], uint8_1[1];

typedef char int16_12[2], uint16_12[2]; /* little endian */
typedef char int16_21[2], uint16_21[2]; /* big endian */

typedef char int24_321[3], uint24_321[3]; /* Alpha Micro, PDP-11 */

typedef char int32_1234[4], uint32_1234[4]; /* little endian */
typedef char int32_3412[4], uint32_3412[4]; /* Alpha Micro, PDP-11 */
typedef char int32_4321[4], uint32_4321[4]; /* big endian */

typedef char int64_12345678[8], uint64_12345678[8]; /* little endian */
typedef char int64_34128756[8], uint64_34128756[8]; /* Alpha Micro, PDP-11 */
typedef char int64_87654321[8], uint64_87654321[8]; /* big endian */

typedef char float_1234[4]; /* little endian */
typedef char float_3412[4]; /* Alpha Micro, PDP-11 */
typedef char float_4321[4]; /* big endian */

typedef char double_12345678[8]; /* little endian */
typedef char double_78563412[8]; /* Alpha Micro? */
typedef char double_87654321[8]; /* big endian */

Ниже описано, как читать двойные данные, хранящиеся в 64-битном формате IEEE 754, даже если ваш хост-компьютер использует другую систему.

/*
* read a double from a stream in ieee754 format regardless of host
*  encoding.
*  fp - the stream
*  bigendian - set to if big bytes first, clear for little bytes
*              first
*
*/
double freadieee754(FILE *fp, int bigendian)
{
    unsigned char buff[8];
    int i;
    double fnorm = 0.0;
    unsigned char temp;
    int sign;
    int exponent;
    double bitval;
    int maski, mask;
    int expbits = 11;
    int significandbits = 52;
    int shift;
    double answer;

    /* read the data */
    for (i = 0; i < 8; i++)
        buff[i] = fgetc(fp);
    /* just reverse if not big-endian*/
    if (!bigendian)
    {
        for (i = 0; i < 4; i++)
        {
            temp = buff[i];
            buff[i] = buff[8 - i - 1];
            buff[8 - i - 1] = temp;
        }
    }
    sign = buff[0] & 0x80 ? -1 : 1;
    /* exponet in raw format*/
    exponent = ((buff[0] & 0x7F) << 4) | ((buff[1] & 0xF0) >> 4);

    /* read inthe mantissa. Top bit is 0.5, the successive bits half*/
    bitval = 0.5;
    maski = 1;
    mask = 0x08;
    for (i = 0; i < significandbits; i++)
    {
        if (buff[maski] & mask)
            fnorm += bitval;

        bitval /= 2.0;
        mask >>= 1;
        if (mask == 0)
        {
            mask = 0x80;
            maski++;
        }
    }
    /* handle zero specially */
    if (exponent == 0 && fnorm == 0)
        return 0.0;

    shift = exponent - ((1 << (expbits - 1)) - 1); /* exponent = shift + bias */
    /* nans have exp 1024 and non-zero mantissa */
    if (shift == 1024 && fnorm != 0)
        return sqrt(-1.0);
    /*infinity*/
    if (shift == 1024 && fnorm == 0)
    {

#ifdef INFINITY
        return sign == 1 ? INFINITY : -INFINITY;
#endif
        return  (sign * 1.0) / 0.0;
    }
    if (shift > -1023)
    {
        answer = ldexp(fnorm + 1.0, shift);
        return answer * sign;
    }
    else
    {
        /* denormalised numbers */
        if (fnorm == 0.0)
            return 0.0;
        shift = -1022;
        while (fnorm < 1.0)
        {
            fnorm *= 2;
            shift--;
        }
        answer = ldexp(fnorm, shift);
        return answer * sign;
    }
}

Для остальной части набора функций, включая процедуры записи и целочисленного типа, смотрите мой проект на github.

https://github.com/MalcolmMcLean/ieee754

Замена байтов трюком ye olde 3-step-xor вокруг центра в функции шаблона дает гибкое, быстрое решение O (ln2), которое не требует библиотеки, стиль здесь также отклоняет типы 1 байта:

template<typename T>void swap(T &t){
    for(uint8_t pivot = 0; pivot < sizeof(t)/2; pivot ++){
        *((uint8_t *)&t + pivot) ^= *((uint8_t *)&t+sizeof(t)-1- pivot);
        *((uint8_t *)&t+sizeof(t)-1- pivot) ^= *((uint8_t *)&t + pivot);
        *((uint8_t *)&t + pivot) ^= *((uint8_t *)&t+sizeof(t)-1- pivot);
    }
}

Похоже, безопасным способом было бы использовать htons для каждого слова. Итак, если у вас есть ...

std::vector<uint16_t> storage(n);  // where n is the number to be converted

// the following would do the trick
std::transform(word_storage.cbegin(), word_storage.cend()
  , word_storage.begin(), [](const uint16_t input)->uint16_t {
  return htons(input); });

Выше было бы не работать, если бы вы работали в системе с прямым порядком байтов, поэтому я бы искал то, что ваша платформа использует в качестве условия времени компиляции, чтобы решить, является ли htons запретом. В конце концов, это O (n). На Mac это было бы что-то вроде ...

#if (__DARWIN_BYTE_ORDER != __DARWIN_BIG_ENDIAN)
std::transform(word_storage.cbegin(), word_storage.cend()
  , word_storage.begin(), [](const uint16_t input)->uint16_t {
  return htons(input); });
#endif

Если у вас есть C ++ 17, добавьте этот заголовок

#include <algorithm>

Используйте эту функцию шаблона, чтобы поменять местами байты:

template <typename T>
void swapEndian(T& buffer)
{
    static_assert(std::is_pod<T>::value, "swapEndian support POD type only");
    char* startIndex = static_cast<char*>((void*)buffer.data());
    char* endIndex = startIndex + sizeof(buffer);
    std::reverse(startIndex, endIndex);
}

назвать это как:

swapEndian (stlContainer);

Посмотрите на сдвиг битов, так как это в основном все, что вам нужно сделать, чтобы поменять местами маленькие -> большие порядковые номера. Затем, в зависимости от размера бита, вы меняете способ сдвига бита.