konwertuj big endian na little endian w C [bez użycia podanej funkcji] [zamknięte]

Muszę napisać funkcję do konwersji big endian na little endian w C. Nie mogę używać żadnej funkcji biblioteki.

Zakładając, że potrzebujesz prostej zamiany bajtów, spróbuj czegoś takiego

Unsigned 16-bitowa konwersja:

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

Niepodpisana konwersja 32-bitowa:

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

Spowoduje to zamianę kolejności bajtów z pozycji 1234 na 4321. Jeśli wprowadzono wartość 0xdeadbeef, 32-bitowa zamiana endian mogłaby dać wynik 0xefbeadde.

Powyższy kod powinien zostać wyczyszczony za pomocą makr lub przynajmniej stałych zamiast magicznych liczb, ale miejmy nadzieję, że pomoże tak, jak jest

EDYCJA: jak wskazała inna odpowiedź, istnieją alternatywy specyficzne dla platformy, systemu operacyjnego i zestawu instrukcji, które mogą być DUŻO szybsze niż powyższe. W jądrze Linuksa są makra (na przykład cpu_to_be32), które całkiem dobrze obsługują endianness. Ale te alternatywy są specyficzne dla ich środowisk. W praktyce z endianizmem najlepiej radzić sobie stosując połączenie dostępnych podejść

Włączając:

#include <byteswap.h>

można uzyskać zoptymalizowaną wersję zależnych od maszyny funkcji zamiany bajtów. Następnie możesz łatwo korzystać z następujących funkcji:

__bswap_32 (uint32_t input)

lub

__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);
}

Aktualizacja : Dodano wymianę 64-bitowych bajtów

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);
}

Oto dość ogólna wersja; Nie skompilowałem tego, więc prawdopodobnie są literówki, ale powinieneś mieć pomysł,

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));

Uwaga: nie jest to zoptymalizowane pod kątem szybkości ani przestrzeni. Ma być przejrzysty (łatwy do debugowania) i przenośny.

Aktualizacja 2018-04-04 Dodano funkcję assert (), aby przechwytywać nieprawidłowy przypadek n == 0, jak zauważył komentator @chux.

Jeśli potrzebujesz makr (np. System wbudowany):

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

Edycja: są to funkcje biblioteczne. Postępowanie zgodnie z nimi jest sposobem ręcznym.

Jestem absolutnie oszołomiony liczbą osób nieświadomych __byteswap_ushort, __byteswap_ulong i __byteswap_uint64 . Oczywiście, są one specyficzne dla Visual C ++, ale kompilują się do pysznego kodu na architekturach x86 / IA-64. :)

Oto wyraźne użycie bswapinstrukcji pobranej z tej strony . Zauważ, że powyższa wewnętrzna forma zawsze będzie szybsza niż ta , dodałem ją tylko po to, aby udzielić odpowiedzi bez procedury bibliotecznej.

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

Jako żart:

#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;
}

oto sposób użycia instrukcji SSSE3 pshufb przy użyciu jej wewnętrznej funkcji Intel, zakładając, że masz wielokrotność 4 ints:

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;
}

Czy to zadziała / będzie szybsze?

 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];

Oto funkcja, której używałem - przetestowana i działa na każdym podstawowym typie danych:

//  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;
    }

}

EDYCJA: Ta funkcja zamienia tylko endianness wyrównanych 16-bitowych słów. Funkcja często potrzebna do kodowania UTF-16 / UCS-2. EDYTUJ KONIEC.

Jeśli chcesz zmienić endianness bloku pamięci, możesz użyć mojego niesamowicie szybkiego podejścia. Twoja tablica pamięci powinna mieć rozmiar będący wielokrotnością 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);
}

Ten rodzaj funkcji jest przydatny do zmiany endianess plików Unicode UCS-2 / UTF-16.

Ten fragment kodu może konwertować 32-bitową małą liczbę Endian na liczbę Big Endian.

#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);    
}

Jeśli używasz procesora x86 lub x86_64, big endian jest natywny. więc

dla wartości 16-bitowych

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

dla wartości 32-bitowych

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

Nie jest to najbardziej wydajne rozwiązanie, chyba że kompilator rozpozna, że ​​jest to manipulacja na poziomie bajtów i generuje kod wymiany bajtów. Ale nie zależy od żadnych sztuczek dotyczących układu pamięci i można go dość łatwo przekształcić w makro.