перетворити великий ендіан в маленький ендіан у мові C [без використання наданої функції] [закрито]

Мені потрібно написати функцію для перетворення великого ендіана в маленький ендіан у мові C. Я не можу використовувати жодну функцію бібліотеки.

Припустивши, що вам потрібен простий обмін байтами, спробуйте щось на зразок

Непідписане 16-бітове перетворення:

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

Непідписане 32-розрядне перетворення:

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

Це замінює порядки байтів з позицій 1234 на 4321. Якщо ви ввели значення 0xdeadbeef, 32-розрядний ендіанний своп міг мати результат 0xefbeadde.

Наведений вище код слід очистити за допомогою макросів або принаймні констант замість магічних чисел, але, сподіваємось, це допоможе як є

РЕДАГУВАТИ: як зазначено в іншій відповіді, існують конкретні альтернативи платформи, ОС та набору інструкцій, які можуть бути НАБАГАТО швидшими, ніж зазначені вище. У ядрі Linux є макроси (наприклад, cpu_to_be32), які досить добре обробляють ендіанс. Але ці альтернативи специфічні для їх середовища. На практиці з ендіанством найкраще боротися, використовуючи поєднання доступних підходів

Включаючи:

#include <byteswap.h>

Ви можете отримати оптимізовану версію машинно-залежних функцій заміни байтів. Тоді ви можете легко використовувати такі функції:

__bswap_32 (uint32_t input)

або

__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);
}

Оновлення : Додано обмін 64-бітними байтами

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);
}

Ось досить загальна версія; Я його не скомпілював, тому, ймовірно, є помилки, але ви повинні зрозуміти ідею,

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: Це не оптимізовано для швидкості або простору. Він призначений бути зрозумілим (легким для налагодження) та портативним.

Оновлення 2018-04-04 Додано assert (), щоб зафіксувати неприпустимий регістр n == 0, як помітив коментатор @chux.

Якщо вам потрібні макроси (наприклад, вбудована система):

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

Редагувати: це функції бібліотеки. Слідуючи їм, це зробити вручну.

Я абсолютно вражений кількістю людей, які не знають про __byteswap_ushort, __byteswap_ulong та __byteswap_uint64 . Звичайно, вони специфічні для Visual C ++, але вони компілюються до смачного коду на архітектурах x86 / IA-64. :)

Ось явне використання bswapінструкції, витягнутої з цієї сторінки . Зауважте, що внутрішня форма вище завжди буде швидшою за цю , я додав її лише для того, щоб дати відповідь без бібліотечної процедури.

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

На жарт:

#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;
}

ось спосіб використання інструкції SSSE3 pshufb з використанням її внутрішньої Intel, припускаючи, що у вас кратно 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;
}

Це буде працювати / буде швидше?

 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];

Ось функція, яку я використовував - перевірена і працює на будь-якому основному типі даних:

//  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: Ця функція міняє місцями лише вирівняні 16-бітові слова. Функція, часто необхідна для кодування UTF-16 / UCS-2. РЕДАКТУВАТИ КІНЕЦЬ.

Якщо ви хочете змінити зовнішній вигляд блоку пам'яті, ви можете скористатися моїм надзвичайно швидким підходом. Ваш масив пам'яті повинен мати розмір, кратний 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);
}

Цей тип функції корисний для зміни якості файлів Unicode UCS-2 / UTF-16.

Цей фрагмент коду може перетворити 32-бітне маленьке число Ендіана у велике Ендіан.

#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);    
}

Якщо ви працюєте на процесорі x86 або x86_64, великий ендіан є рідним. так

для 16-бітових значень

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

для 32-бітових значень

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

Це не найефективніше рішення, якщо компілятор не визнає, що це маніпуляція на рівні байтів, і не генерує код заміни байтів. Але це не залежить від будь-яких хитрощів щодо розміщення пам'яті, і його можна досить легко перетворити на макрос.