konvertiere Big Endian in Little Endian in C [ohne Verwendung der bereitgestellten Funktion] [geschlossen]

Ich muss eine Funktion schreiben, um Big Endian in Little Endian in C zu konvertieren. Ich kann keine Bibliotheksfunktion verwenden.

Angenommen, Sie benötigen einen einfachen Byte-Austausch, versuchen Sie etwas wie

16-Bit-Konvertierung ohne Vorzeichen:

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

32-Bit-Konvertierung ohne Vorzeichen:

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

Dies vertauscht die Bytereihenfolgen von den Positionen 1234 auf 4321. Wenn Ihre Eingabe war 0xdeadbeef, könnte ein 32-Bit-Endian-Swap eine Ausgabe von haben 0xefbeadde.

Der obige Code sollte mit Makros oder zumindest Konstanten anstelle von magischen Zahlen bereinigt werden, aber hoffentlich hilft er so wie er ist

BEARBEITEN: Wie eine andere Antwort hervorhob, gibt es plattform-, betriebssystem- und befehlssatzspezifische Alternativen, die VIEL schneller sein können als die oben genannten. Im Linux-Kernel gibt es Makros (z. B. cpu_to_be32), die mit Endianness ziemlich gut umgehen. Diese Alternativen sind jedoch spezifisch für ihre Umgebung. In der Praxis wird Endianness am besten mit einer Mischung verfügbarer Ansätze behandelt

Durch Einbeziehung:

#include <byteswap.h>

Sie können eine optimierte Version der maschinenabhängigen Byte-Swapping-Funktionen erhalten. Dann können Sie einfach die folgenden Funktionen verwenden:

__bswap_32 (uint32_t input)

oder

__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);
}

Update : 64-Bit-Byte-Austausch hinzugefügt

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);
}

Hier ist eine ziemlich allgemeine Version; Ich habe es nicht kompiliert, daher gibt es wahrscheinlich Tippfehler, aber Sie sollten auf die Idee kommen,

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: Dies ist nicht für Geschwindigkeit oder Platz optimiert. Es soll klar (leicht zu debuggen) und portabel sein.

Update 2018-04-04 Es wurde assert () hinzugefügt, um den ungültigen Fall von n == 0 abzufangen, wie vom Kommentator @chux festgestellt.

Wenn Sie Makros benötigen (z. B. eingebettetes System):

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

Bearbeiten: Dies sind Bibliotheksfunktionen. Das Befolgen dieser Anweisungen erfolgt manuell.

Ich bin absolut verblüfft über die Anzahl der Personen, die __byteswap_ushort, __byteswap_ulong und __byteswap_uint64 nicht kennen . Sicher, sie sind Visual C ++ -spezifisch, aber sie kompilieren auf x86 / IA-64-Architekturen bis auf köstlichen Code. :) :)

Hier ist eine explizite Verwendung der bswapAnweisung, die von dieser Seite abgerufen wurde . Beachten Sie, dass die oben angegebene intrinsische Form immer schneller ist. Ich habe sie nur hinzugefügt, um eine Antwort ohne Bibliotheksroutine zu geben.

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

Als Witz:

#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;
}

Hier ist eine Möglichkeit, den SSSE3-Befehl pshufb unter Verwendung seiner Intel-Eigenschaft zu verwenden, vorausgesetzt, Sie haben ein Vielfaches von 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;
}

Wird das schneller funktionieren / sein?

 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];

Hier ist eine Funktion, die ich verwendet habe - getestet und funktioniert mit jedem grundlegenden Datentyp:

//  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;
    }

}

BEARBEITEN: Diese Funktion tauscht nur die Endianität ausgerichteter 16-Bit-Wörter aus. Eine Funktion, die häufig für UTF-16 / UCS-2-Codierungen erforderlich ist. EDIT END.

Wenn Sie die Endianess eines Speicherblocks ändern möchten, können Sie meinen blitzschnellen Ansatz verwenden. Ihr Speicherarray sollte eine Größe haben, die ein Vielfaches von 8 ist.

#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);
}

Diese Art von Funktion ist nützlich, um die Endianess von Unicode UCS-2 / UTF-16-Dateien zu ändern.

Dieses Code-Snippet kann eine kleine 32-Bit-Endian-Nummer in eine Big-Endian-Nummer konvertieren.

#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);    
}

Wenn Sie auf einem x86- oder x86_64-Prozessor arbeiten, ist der Big Endian nativ. so

für 16 Bit Werte

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

für 32-Bit-Werte

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

Dies ist nicht die effizienteste Lösung, es sei denn, der Compiler erkennt, dass dies eine Manipulation auf Byte-Ebene ist, und generiert Byte-Austauschcode. Es hängt jedoch nicht von irgendwelchen Speicherlayout-Tricks ab und kann ziemlich einfach in ein Makro umgewandelt werden.