c/c++ 中字节序的优化和可移植转换

Question

给定一个包含我需要解析的 32 位小端字段的二进制文件，我想编写独立于执行该代码的机器的字节顺序正确编译的解析代码。目前我使用

uint32_t fromLittleEndian(const char* data){
  return uint32_t(data[3]) << (CHAR_BIT*3) |
         uint32_t(data[2]) << (CHAR_BIT*2) |
         uint32_t(data[1]) << CHAR_BIT |
         data[0]; 
}

然而，这会生成不理想的程序集。在我的机器上 g++ -O3 -S 产生：

_Z16fromLittleEndianPKc:
.LFB4:
    .cfi_startproc
    movsbl  3(%rdi), %eax
    sall    , %eax
    movl    %eax, %edx
    movsbl  2(%rdi), %eax
    sall    , %eax
    orl %edx, %eax
    movsbl  (%rdi), %edx
    orl %edx, %eax
    movsbl  1(%rdi), %edx
    sall    , %edx
    orl %edx, %eax
    ret
    .cfi_endproc

为什么会这样？我如何说服它在小端机器上编译时生成最佳代码:

_Z17fromLittleEndian2PKc:
.LFB5:
    .cfi_startproc
    movl    (%rdi), %eax
    ret
    .cfi_endproc

这是我编译得到的：

uint32_t fromLittleEndian2(const char* data){
    return *reinterpret_cast<const uint32_t*>(data);
}

因为我知道我的机器是小端的，所以我知道上面的汇编是最优的，但是如果在大端的机器上编译就会失败。它还违反了严格的别名规则，因此如果内联它甚至在小端机器上也可能产生 UB。是否有将被编译为最佳汇编的有效代码if possible?

因为我希望我的函数内联很多，所以任何类型的运行时字节序检测都是不可能的。编写最佳 C/C++ 代码的唯一替代方法是使用编译时字节序检测，如果目标字节序不少，则使用 templates 或 #defines 回退到低效代码-endian。然而，这似乎很难移植。

Answer 1

据我所知，各种平台库都是通过#defining 宏来实现这一点的，基于#define BIG_ENDIAN 的值，字节序交换例程。在源字节顺序与目标字节顺序匹配的情况下，您可以：

#ifdef LITTLE_ENDIAN
    #define fromLittleEndian(x) (x)
#else
    #define fromLittleEndian(x) _actuallySwapLittle((x))
#endif

例如：

http://man7.org/linux/man-pages/man3/endian.3.html

http://fxr.watson.org/fxr/source/sys/endian.h

Answer 2

简短回答 - 使用 htonl - 它会在 wazoo 中得到优化

c/c++ 中字节序的优化和可移植转换

Optimal and portable conversion of endian in c/c++

c++

optimization

endianness