Question

说我正在向流中读写uint32_t值。如果我像下面的示例一样每次向一个流读/写一个字节并移动每个字节，那么无论机器字节序如何，结果是否一致？

在此处的示例中，流是名为p的内存中的缓冲区。

static uint32_t s_read_uint32(uint8_t** p)
{
    uint32_t value;
    value  = (*p)[0];
    value |= (((uint32_t)((*p)[1])) << 8);
    value |= (((uint32_t)((*p)[2])) << 16);
    value |= (((uint32_t)((*p)[3])) << 24);
    *p += 4;
    return value;
}

static void s_write_uint32(uint8_t** p, uint32_t value)
{
    (*p)[0] = value & 0xFF;
    (*p)[1] = (value >> 8 ) & 0xFF;
    (*p)[2] = (value >> 16) & 0xFF;
    (*p)[3] = value >> 24;
    *p += 4;
}

我目前无法使用big-endian机器进行测试，但是这个想法是，如果每个字节一次写入一个字节，那么每个字节都可以独立地写入流中或从流中读取。然后，CPU可以通过将这些细节隐藏在移位操作之后来处理字节序。是真的，如果没有人请解释为什么？

Answer 1

如果我像下面的示例那样一次向一个流中读取/写入一个字节并移位每个字节，那么无论机器字节序如何，结果是否一致？

是的。您的s_write_uint32()函数以从最低有效到最高有效的顺序存储输入值的字节，而不管该值在本机表示形式中的顺序。无论s_read_uint32()的基本表示如何，您的uint32_t都会正确地逆转此过程。这些工作是因为

移位运算符（<<，>>）的行为是根据左操作数的 value 而不是其表示形式来定义的
& 0xff屏蔽掉左操作数的所有位，但屏蔽其最低有效字节的所有位，而与值的表示形式无关（因为0xff具有匹配的表示形式），并且
|=操作只是将字节放入结果中；通过前面的左移适当地选择位置。如果改为使用+=，则可能会更清楚，但结果没有什么不同。

但是请注意，在某种程度上，您是在重新发明轮子。 POSIX定义了一个功能对htonl()和nothl()（在许多非POSIX系统上也受支持），用于处理四字节数字中的字节顺序问题。这个想法是，发送时，每个人都使用htonl()从主机字节顺序（无论是字节顺序）转换为网络字节顺序（大字节序），然后发送所得的四字节缓冲区。收到后，每个人都将四个字节合并为一个字节，然后使用ntohl()从网络转换为主机字节顺序。

Answer 2

它可以工作，但是在写功能上需要memcpy，然后附加条件字节交换will give you much better codegen。

#include <stdint.h>
#include <string.h>

#define LE (((char*)&(uint_least32_t){1})[0]) // little endian ? 
void byteswap(char*,size_t);

uint32_t s2_read_uint32(uint8_t** p)
{
    uint32_t value;
    memcpy(&value,*p,sizeof(value));
    if(!LE) byteswap(&value,4);
    return *p+=4, value;
}

 void s2_write_uint32(uint8_t** p, uint32_t value)
{
    memcpy(*p,&value,sizeof(value));
    if(!LE) byteswap(*p,4);
    *p+=4;
}

从第8个系列开始的Gcc（但不是clang）可以消除在小端平台上的这种变化，但是您应该通过restrict限定指向目标的双向间接指针来帮助它，否则可能会认为对(*p)[0]的写操作可能会使*p无效（uint8_t是一个char类型，因此允许为任何别名）。

void s_write_uint32(uint8_t** restrict p, uint32_t value)
{
    (*p)[0] = value & 0xFF;
    (*p)[1] = (value >> 8 ) & 0xFF;
    (*p)[2] = (value >> 16) & 0xFF;
    (*p)[3] = value >> 24;
    *p += 4;
}

不管值大小如何，一次读取一个字节的字节序是否不可知？

2 个答案: