如何编写（便携式）反向网络字节顺序？

Question

背景

设计二进制文件格式时，通常建议以网络字节顺序写入整数。为此，存在诸如htonhl()的宏。但是对于WAV之类的格式，实际上使用了小尾数格式。

问题

[[无论代码运行的CPU是大端还是小端架构，您如何都可移植地写入小端值？（想法：可以使用标准宏ntohl()和htonl()“相反”，还是代码应该只是测试运行时（如果运行在小端或大端CPU上并选择适当的代码路径？）

因此，问题实际上与文件格式无关，文件格式仅是示例。它可以是任何需要“在线上”很少字节序的序列化，例如（异端）网络协议。

Answer 1

警告：这仅适用于无符号整数，因为有符号的右移是在实现中定义的，并且可能导致漏洞（https://stackoverflow.com/a/7522498/395029）

C已经提供了主机字节序的抽象：

number†或int†。

以给定的字节序生成输出可以通过不尝试变得聪明来方便地完成：只需将数字解释为数字，并使用移位来提取每个字节：

uint32_t value;
uint8_t lolo = (value >> 0) & 0xFF;
uint8_t lohi = (value >> 8) & 0xFF;
uint8_t hilo = (value >> 16) & 0xFF;
uint8_t hihi = (value >> 24) & 0xFF;

然后，您可以按照所需的顺序写入字节。
[当您将具有某些字节序的字节序列作为输入时，可以通过再次使用位操作构造数字来以主机的字节序重构它们：
uint32_t value = (hihi << 24)
               | (hilo << 16)
               | (lohi << 8)
               | (lolo << 0);

†只有数字表示为字节序列时才具有字节序；数字（即数量）不是。    

Answer 2

这是基于模板的版本：

#include <iostream>
#include <iomanip>

enum endianness_t {
   BIG,         // 0x44332211  => 0x44 0x33 0x22 0x11
   LITTLE,      // 0x44332211  => 0x11 0x22 0x33 0x44
  UNKNOWN
};

const uint32_t test_value    = 0x44332211;
const bool is_little_endian  = (((char *)&test_value)[0] == 0x11) && (((char *)&test_value)[1] == 0x22);
const bool is_big_endian     = (((char *)&test_value)[0] == 0x44) && (((char *)&test_value)[1] == 0x33);

const endianness_t endianness = 
   is_big_endian ? BIG: 
  (is_little_endian ? LITTLE : UNKNOWN);


template <typename T>
T identity(T v){
  return v;
}

// 16 bits values ------

uint16_t swap_(uint16_t v){
  return ((v & 0xFF) << 8) | ((v & 0xFF00) >> 8);
}

// 32 bits values ------

uint32_t swap_(uint32_t v){
  return ((v & 0xFF) << 24) | ((v & 0xFF00) << 8) | ((v & 0xFF0000) >> 8) | ((v & 0xFF000000) >> 24);
}

template <typename T, endianness_t HOST, endianness_t REMOTE>
 struct en_swap{
  static T conv(T v){
    return swap_(v);
  }
};

template <typename T>
struct en_swap<T, BIG, BIG>{
  static T conv(T v){
    return v;
  }
};

template <typename T>
struct en_swap<T, LITTLE, LITTLE> {
  static T conv(T v){
    return v;
  }
};

template <typename T>
T to_big(T v) {

  switch (endianness){
  case LITTLE :
    return en_swap<T,LITTLE,BIG>::conv(v);
  case BIG :
    return en_swap<T,BIG,BIG>::conv(v);
  }
}

template <typename T>
T to_little(T v) {
   switch (endianness){
   case LITTLE :
     return en_swap<T,LITTLE,LITTLE>::conv(v);
   case BIG :
     return en_swap<T,BIG,LITTLE>::conv(v);
  }
}


int main(){

  using namespace std;

  uint32_t x = 0x0ABCDEF0;
  uint32_t y = to_big(x);
  uint32_t z = to_little(x);

  cout << hex << setw(8) << setfill('0') << x << " " << y << " " << setw(8) << setfill('0') << z << endl;

}

Answer 3

实际上，MSDN函数ntohl（）和htonl（）

are >>彼此相反：

htonl函数将u_long从主机转换为TCP / IP网络字节 顺序（大端）。

ntohl函数将u_long从TCP / IP网络顺序转换为主机 字节顺序（在Intel处理器上为little-endian）。

是的，runtime detecting endianness是一件非常明智的事情，基本上是任何即时可用的宏/函数在任何时候都将要做的事情。

并且，如果您想自己进行小的字节序转换，请参阅@ R-Martinho-Fernandes的回答。