处理位域时如何进行字节序转换

Question

我正在处理需要通过我自己（客户端）和服务器之间的 TCP/IP 套接字发送/接收数据的情况。消息结构是专有的，但基本上是 uint32_t 数组。我的任务是最终处理 Endian 转换。作为客户端，我在 Windows（小端）中操作。服务器在 VxWorks 环境（大端）中运行。因此，我需要将发送的数据从小转换为大，将接收的数据从大转换为小。

现在，我知道字节顺序是指单词中的字节顺序。因此，我创建了一个函数，该函数将为给定数组中的每个 uint32_t 字进行字节交换。见下文。

void convertEndian(uint32_t inputData[], int size)
{
    uint32_t b1, b2, b3, b4;

    for (int i = 0; i < size; ++i)                                                               
    {
        b1 = (inputData[i] & 0xFF000000) >> 24;
        b2 = (inputData[i] & 0x00FF0000) >> 8;
        b3 = (inputData[i] & 0x0000FF00) << 8;
        b4 = (inputData[i] & 0x000000FF) << 24;
        
        inputData[i] = b1 | b2 | b3 | b4;
    }
}

这种方法适用于我将要处理的某些消息类型，其中每个单词都由整个 uint32_t 值定义。然而，有些消息有很多词，它们有自己独特的位域。下面是一个例子：

Struct test
{
                Unsigned int var1 : 16;
                Unsigned int var2 : 12;
                Unsigned int var3 : 1;
                Unsigned int var4 : 1;
                Unsigned int var5 : 1;
                Unsigned int var6 : 1;
}

在这种情况下如何实现字节序转换？例如，有一种消息类型，我将在其中接收大约 32 个 uint32_t 字的数组，每个字都有自己的一组位字段，代表各种事物。

我想我唯一的选择是根据需要对每个单词进行屏蔽/移位。但是接下来我几乎必须为每个单词创建 32 个独特的函数。这似乎很费力。

任何建议将不胜感激。

Answer 1

希望这没有太多的假设。

完全未经测试，幽默未标记。

static_assert(sizeof(test) == sizeof (uint32_t), "Houston we have a problem");

template < typename NetOrHost>
void convertEndian(uint32_t inputData[], int size) {
  for (int i = 0; i < size; ++i)            
    inputData[i] = NetOrHost(inputData[i]);
}

// or simply use

std::for_each(inputData, inputData+size, htonl /* ntohl for the other way */); // this part needs a bit of testing ...

// Now encoding the test struct
// Using https://stackoverflow.com/a/20194422/4013258 BitCount
// or just use magic values, *hands OP a foot-gun*

// Once only
std::array<int, 6> bits; // todo make this constexpr
bits[0] = BitCount(test.var1);
bits[1] = BitCount(test.var2);
etc ...
static_assert(std::accumulate(bits.begin(), bits.end(), 0) == 32, "Preconditions violated");

// this goes well because we know that it fits in a 32-bit unsigned integer.
uint32_t encoded = 0;

encoded = test.var1;
encoded <<= bits[1];
encoded += test.var2;
encoded <<= bits[2];
encoded += test.var3;
etc.

// To decode
uint32_t decode = inputData[i];

test.var6 = decode & ((1 << bits[5])-1); // or make a mask array
decode >>= bits[5];
etc.

使用反射会容易得多...