在 C 中转换无符号 64 位数字的字节顺序问题

Question

我正在玩 little endian/big endian 转换，发现 a 有点令人困惑但也很有趣。

在第一个示例中，使用位移来转换uint32_t 类型的字节顺序没有问题。它基本上将uint32_t 整数转换为uint8_t 数组并尝试访问每个字节和位移位。

示例 #1：

uint32_t htonl(uint32_t x)
{
    uint8_t *s = (uint8_t*)&x;
    return (uint32_t)(s[0] << 24 | s[1] << 16 | s[2] << 8 | s[3]);
}

但是，如果我尝试在下面的 uint64_t 上做类似的事情，编译器会抛出关于“s[0] 宽度小于 56 位”的警告，如下面的示例 #2 所示。

示例 #2：

uint64_t htonl(uint64_t x)
{
    uint8_t *s = (uint8_t*)&x;
    return (uint64_t)(s[0] << 56 ......);
}

为了使其工作，我必须将每个字节提取到 uint64_t 中，这样我就可以进行位移而不会出现任何错误，如下面的示例 #3 所示。

示例 #3：

uint64_t htonll2(uint64_t x)
{
    uint64_t byte1 = x & 0xff00000000000000;
    uint64_t byte2 = x & 0x00ff000000000000;         
    uint64_t byte3 = x & 0x0000ff0000000000;
    uint64_t byte4 = x & 0x000000ff00000000;
    uint64_t byte5 = x & 0x00000000ff000000;
    uint64_t byte6 = x & 0x0000000000ff0000;                                                                                              
    uint64_t byte7 = x & 0x000000000000ff00;
    uint64_t byte8 = x & 0x00000000000000ff;

    return (uint64_t)(byte1 >> 56 | byte2 >> 40 | byte3 >> 24 | byte4 >> 8 |
                      byte5 << 8  | byte6 << 24 | byte7 << 40 | byte8 << 56);
}

我对@9​​87654329@ 和Example #2 有点困惑，据我了解，s[i] 的大小均为uint8_t，但不知何故，如果它只移动 32 位或更少，则在全部，但是在像 56 位一样移动时会出现问题。我在带有 GCC 8.3.0 的 Ubuntu 上运行这个程序。

在这种情况下，编译器是否会将s[i] 隐式转换为 32 位数字？当我向其中添加调试消息时，sizeof(s[0]) 为 1。

Answer 1

在表达式中使用时，类型小于 int 的值被提升为 int。假设 int 在您的平台上是 32 位的，这在转换 32 位值时适用于大多数情况。如果您将 1 位移入符号位，则它不起作用的时间。

在 64 位的情况下，这意味着您试图移动一个超过其位长度的值，这是未定义的行为。

在这两种情况下，您都需要将每个字节转换为 uint64_t 以使班次正常工作。

Answer 2

s[0] 表达式有一个 8 位宽的整数类型，当被移位运算符操作时，它被提升为一个 32 位无符号整数 - 所以第一个示例中的 s[0] << 24 工作正常，因为移位24 不超过uint 长度。

OTOH 移位 56 位会将数据移动到结果长度之外，因为偏移量超过了整数的长度，因此它肯定会导致信息丢失，因此会发出警告。