преобразовать прямой порядок байтов в обратный порядок байтов в C [без использования предоставленной функции] [закрыто]

Мне нужно написать функцию для преобразования прямого порядка байтов в обратный порядок байтов в C. Я не могу использовать какие-либо библиотечные функции.

Предполагая, что вам нужен простой обмен байтами, попробуйте что-то вроде

16-битное преобразование без знака:

swapped = (num>>8) | (num<<8);

32-битное преобразование без знака:

swapped = ((num>>24)&0xff) | // move byte 3 to byte 0
                    ((num<<8)&0xff0000) | // move byte 1 to byte 2
                    ((num>>8)&0xff00) | // move byte 2 to byte 1
                    ((num<<24)&0xff000000); // byte 0 to byte 3

Это меняет порядок байтов с позиций 1234 на 4321. Если ваш ввод был 0xdeadbeef , 32-битный порядок байтов мог бы иметь на выходе 0xefbeadde.

Приведенный выше код следует очистить макросами или, по крайней мере, константами вместо магических чисел, но, надеюсь, он поможет как есть

РЕДАКТИРОВАТЬ: как указано в другом ответе, существуют конкретные альтернативы для платформы, ОС и набора инструкций, которые могут быть НАМНОГО быстрее, чем указано выше. В ядре Linux есть макросы (например, cpu_to_be32), которые довольно хорошо обрабатывают порядок байтов. Но эти альтернативы специфичны для их среды. На практике с порядком байтов лучше всего справляться с использованием сочетания доступных подходов.

Включая:

#include <byteswap.h>

вы можете получить оптимизированную версию машинно-зависимых функций обмена байтами. Затем вы можете легко использовать следующие функции:

__bswap_32 (uint32_t input)

или

__bswap_16 (uint16_t input)

#include <stdint.h>


//! Byte swap unsigned short
uint16_t swap_uint16( uint16_t val ) 
{
    return (val << 8) | (val >> 8 );
}

//! Byte swap short
int16_t swap_int16( int16_t val ) 
{
    return (val << 8) | ((val >> 8) & 0xFF);
}

//! Byte swap unsigned int
uint32_t swap_uint32( uint32_t val )
{
    val = ((val << 8) & 0xFF00FF00 ) | ((val >> 8) & 0xFF00FF ); 
    return (val << 16) | (val >> 16);
}

//! Byte swap int
int32_t swap_int32( int32_t val )
{
    val = ((val << 8) & 0xFF00FF00) | ((val >> 8) & 0xFF00FF ); 
    return (val << 16) | ((val >> 16) & 0xFFFF);
}

Обновление : добавлена ​​замена 64-битных байтов.

int64_t swap_int64( int64_t val )
{
    val = ((val << 8) & 0xFF00FF00FF00FF00ULL ) | ((val >> 8) & 0x00FF00FF00FF00FFULL );
    val = ((val << 16) & 0xFFFF0000FFFF0000ULL ) | ((val >> 16) & 0x0000FFFF0000FFFFULL );
    return (val << 32) | ((val >> 32) & 0xFFFFFFFFULL);
}

uint64_t swap_uint64( uint64_t val )
{
    val = ((val << 8) & 0xFF00FF00FF00FF00ULL ) | ((val >> 8) & 0x00FF00FF00FF00FFULL );
    val = ((val << 16) & 0xFFFF0000FFFF0000ULL ) | ((val >> 16) & 0x0000FFFF0000FFFFULL );
    return (val << 32) | (val >> 32);
}

Вот довольно общая версия; Я не скомпилировал его, так что, вероятно, есть опечатки, но вы должны понять,

void SwapBytes(void *pv, size_t n)
{
    assert(n > 0);

    char *p = pv;
    size_t lo, hi;
    for(lo=0, hi=n-1; hi>lo; lo++, hi--)
    {
        char tmp=p[lo];
        p[lo] = p[hi];
        p[hi] = tmp;
    }
}
#define SWAP(x) SwapBytes(&x, sizeof(x));

NB: это не оптимизировано для скорости или места. Он должен быть понятным (легко отлаживать) и переносимым.

Обновление 2018-04-04 Добавлен assert () для перехвата недопустимого случая n == 0, обнаруженного комментатором @chux.

Если вам нужны макросы (например, встроенная система):

#define SWAP_UINT16(x) (((x) >> 8) | ((x) << 8))
#define SWAP_UINT32(x) (((x) >> 24) | (((x) & 0x00FF0000) >> 8) | (((x) & 0x0000FF00) << 8) | ((x) << 24))

Редактировать: это библиотечные функции. Следование им - это ручной способ сделать это.

Я совершенно ошеломлен количеством людей, не знающих о __byteswap_ushort, __byteswap_ulong и __byteswap_uint64 . Конечно, они специфичны для Visual C ++, но они компилируются до восхитительного кода на архитектурах x86 / IA-64. :)

Вот явное использование bswapинструкции, взятой с этой страницы . Обратите внимание, что внутренняя форма выше всегда будет быстрее, чем эта , я добавил ее только для того, чтобы дать ответ без библиотечной процедуры.

uint32 cq_ntohl(uint32 a) {
    __asm{
        mov eax, a;
        bswap eax; 
    }
}

Как шутку:

#include <stdio.h>

int main (int argc, char *argv[])
{
    size_t sizeofInt = sizeof (int);
    int i;

    union
    {
        int x;
        char c[sizeof (int)];
    } original, swapped;

    original.x = 0x12345678;

    for (i = 0; i < sizeofInt; i++)
        swapped.c[sizeofInt - i - 1] = original.c[i];

    fprintf (stderr, "%x\n", swapped.x);

    return 0;
}

вот способ использования инструкции SSSE3 pshufb с использованием ее встроенной функции Intel, если у вас есть кратное 4 intс:

unsigned int *bswap(unsigned int *destination, unsigned int *source, int length) {
    int i;
    __m128i mask = _mm_set_epi8(12, 13, 14, 15, 8, 9, 10, 11, 4, 5, 6, 7, 0, 1, 2, 3);
    for (i = 0; i < length; i += 4) {
        _mm_storeu_si128((__m128i *)&destination[i],
        _mm_shuffle_epi8(_mm_loadu_si128((__m128i *)&source[i]), mask));
    }
    return destination;
}

Будет ли это работать / будет быстрее?

 uint32_t swapped, result;

((byte*)&swapped)[0] = ((byte*)&result)[3];
((byte*)&swapped)[1] = ((byte*)&result)[2];
((byte*)&swapped)[2] = ((byte*)&result)[1];
((byte*)&swapped)[3] = ((byte*)&result)[0];

Вот функция, которую я использовал - протестировал и работает с любым базовым типом данных:

//  SwapBytes.h
//
//  Function to perform in-place endian conversion of basic types
//
//  Usage:
//
//    double d;
//    SwapBytes(&d, sizeof(d));
//

inline void SwapBytes(void *source, int size)
{
    typedef unsigned char TwoBytes[2];
    typedef unsigned char FourBytes[4];
    typedef unsigned char EightBytes[8];

    unsigned char temp;

    if(size == 2)
    {
        TwoBytes *src = (TwoBytes *)source;
        temp = (*src)[0];
        (*src)[0] = (*src)[1];
        (*src)[1] = temp;

        return;
    }

    if(size == 4)
    {
        FourBytes *src = (FourBytes *)source;
        temp = (*src)[0];
        (*src)[0] = (*src)[3];
        (*src)[3] = temp;

        temp = (*src)[1];
        (*src)[1] = (*src)[2];
        (*src)[2] = temp;

        return;
    }

    if(size == 8)
    {
        EightBytes *src = (EightBytes *)source;
        temp = (*src)[0];
        (*src)[0] = (*src)[7];
        (*src)[7] = temp;

        temp = (*src)[1];
        (*src)[1] = (*src)[6];
        (*src)[6] = temp;

        temp = (*src)[2];
        (*src)[2] = (*src)[5];
        (*src)[5] = temp;

        temp = (*src)[3];
        (*src)[3] = (*src)[4];
        (*src)[4] = temp;

        return;
    }

}

EDIT: эта функция меняет местами порядок байтов только выровненных 16-битных слов. Функция, часто необходимая для кодировок UTF-16 / UCS-2. РЕДАКТИРОВАТЬ КОНЕЦ.

Если вы хотите изменить порядок байтов блока памяти, вы можете использовать мой невероятно быстрый подход. Ваш массив памяти должен иметь размер, кратный 8.

#include <stddef.h>
#include <limits.h>
#include <stdint.h>

void ChangeMemEndianness(uint64_t *mem, size_t size) 
{
uint64_t m1 = 0xFF00FF00FF00FF00ULL, m2 = m1 >> CHAR_BIT;

size = (size + (sizeof (uint64_t) - 1)) / sizeof (uint64_t);
for(; size; size--, mem++)
  *mem = ((*mem & m1) >> CHAR_BIT) | ((*mem & m2) << CHAR_BIT);
}

Такая функция полезна для изменения порядка байтов файлов Unicode UCS-2 / UTF-16.

Этот фрагмент кода может преобразовать 32-битное число с прямым порядком байтов в число с прямым порядком байтов.

#include <stdio.h>
main(){    
    unsigned int i = 0xfafbfcfd;
    unsigned int j;    
    j= ((i&0xff000000)>>24)| ((i&0xff0000)>>8) | ((i&0xff00)<<8) | ((i&0xff)<<24);    
    printf("unsigned int j = %x\n ", j);    
}

Если вы работаете на процессоре x86 или x86_64, обратный порядок байтов является родным. так

для 16-битных значений

unsigned short wBigE = value;
unsigned short wLittleE = ((wBigE & 0xFF) << 8) | (wBigE >> 8);

для 32-битных значений

unsigned int   iBigE = value;
unsigned int   iLittleE = ((iBigE & 0xFF) << 24)
                        | ((iBigE & 0xFF00) << 8)
                        | ((iBigE >> 8) & 0xFF00)
                        | (iBigE >> 24);

Это не самое эффективное решение, если компилятор не распознает, что это манипуляция на уровне байтов, и не сгенерирует код обмена байтами. Но это не зависит от каких-либо уловок с разметкой памяти и может быть довольно легко превращено в макрос.