安全地将 2 个字节转换为短字节答案

【问题标题】：Safely convert 2 bytes to short安全地将 2 个字节转换为短字节
【发布时间】：2016-05-12 01:59:44
【问题描述】：

我正在为 Intel 8080 制作一个模拟器。其中一个操作码需要 16 位地址，方法是结合 b 和 c 寄存器（均为 1 字节）。我有一个结构体，其中的寄存器彼此相邻。我结合这两个寄存器的方式是：

using byte = char;

struct {

    ... code
    byte b;
    byte c;
    ... code

} state;

...somewhere in code    

// memory is an array of byte with a size of 65535
memory[*reinterpret_cast<short*>(&state.b)]

我想我可以OR他们在一起，但那行不通。

short address = state.b | state.c

我尝试这样做的另一种方法是创建一个短字节，并分别设置 2 个字节。

short address;
*reinterpret_cast<byte*>(&address) = state.b;
*(reinterpret_cast<byte*>(&address) + 1) = state.c;

有没有更好/更安全的方法来实现我想要做的事情？

【问题讨论】：

标签： c++ pointers casting byte short

【解决方案1】：

short j;
j = state.b;
j <<= 8;
j |= state.c;

如果您需要相反的字节序，请颠倒 state.b 和 state.c。

【讨论】：

这可能会导致未定义的行为
@M.M 怎么样？您的意思是因为short 已签名？

【解决方案2】：

short address = ((unsigned short)state.b << 8) | (unsigned char)state.c;

这就是便携的方式。你使用reinterpret_cast 的方式并没有那么糟糕，只要你明白它只适用于具有正确字节序的架构。

【讨论】：

对齐问题比字节序问题更严重。
好吧，short 会适当对齐，所以我看不到那里的问题。
我正在回复您的最后一句话，这就像说可以过马路而不看两边，因为您不太可能被飞机撞到。你把他指向一个小问题，却忽略了一个大问题。
reinterpret_cast 方式是UB，因为违反了严格的别名规则

【解决方案3】：

正如其他人所提到的，存在字节序问题，但您也可以使用联合来操纵内存，而无需进行任何移位。

示例代码

#include <cstdint>
#include <iostream>

using byte = std::uint8_t;

struct Regs
{
    union
    {
        std::uint16_t bc;

        struct
        {
            // The order of these bytes matters
            byte c;
            byte b;
        };
    };
};

int main()
{
    Regs regs;

    regs.b = 1; // 0000 0001
    regs.c = 7; // 0000 0111

    // Read these vertically to know the value associated with each bit
    //
    //                             2 1
    //                             5 2631
    //                             6 8426 8421
    //
    // The overall binary: 0000 0001 0000 0111
    //
    // 256 + 4 + 2 + 1 = 263

    std::cout << regs.bc << "\n";

    return 0;
}

示例输出

Live Example

【讨论】：

【解决方案4】：

你可以使用：

unsigned short address = state.b * 0x100u + state.c;

使用乘法而不是移位避免了与移位符号位等相关的所有问题。

address 应该是 unsigned 否则会导致超出范围的分配，并且您可能希望使用 0 到 65535 作为地址范围，而不是 -32768 到 32767。

【讨论】：