C/C++三维数组中的DWORD转BYTE和BYTE转DWORD转换

Question

我很难理解我是否在正确地做这件事，以及这是否是（唯一的）最佳解决方案。

我正在工作的项目使用三维数组来保存和使用大量数据。其中“数据”的一部分是DWORD类型的，我必须安全地进行DWORD / BYTE之间的转换。

BYTE（c风格）数组如下所示：

BYTE array_data[150][5][255] = 
{
    {
        { // bytes },
        { 0x74,0x21,0x54,0x00 }, // This is converted from DWORD like: 0x00542174
        { // bytes },
        { // bytes },
        { // bytes },
    },
};

我找到的从DWORD转换为BYTE的唯一方法是：

DWORD dword_data;
char byte_array[4];

*(DWORD*)byte_array = dword_data; // byte_array becomes {0x74, 0x21, 0x54, 0x00}

wchar_t temp[256];

wsprintfW(temp, L"{0x%02x,0x%02x,0x%02x,0x%02x}, // This is converted from DWORD like: 0x%.8X\n", (BYTE)byte_array[0], (BYTE)byte_array[1], (BYTE)byte_array[2], (BYTE)byte_array[3], (DWORD)dword_data);

我理解DWORD是4个字节，所以char的最大长度为4。(如果我错了请纠正我?)

然后从BYTE转换回DWORD:

//Convert an array of four bytes into a 32-bit integer.
DWORD getDwordFromBytes(BYTE* b)
{
    return (b[0]) | (b[1] << 8) | (b[2] << 16) | (b[3] << 24);
};

printf("dword_data: 0x%.8X\n", getDwordFromBytes(array_data[0][1]));

这将正常打印出：0x00542174。

所以我的问题是，这一切都正确和安全吗？因为我将有大量的数据在数组中，DWORD/BYTE转换对我来说至关重要，必须准确无误。

请建议并纠正我做错的地方，我非常感激！

- Mecanik

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没问题，你可以忽略字节序和类型转换。 - Hans Passant

谢谢@HansPassant，那么不同的电脑（不同版本的Windows，不同的CPU）不会影响任何东西吗？在我的例子中，0x00542174的格式必须被保留...这意味着我不能承受它反过来，比如0x74124500。 - Mecanik

非常感谢，发表一个答案，这样我就可以接受它了 :) - Mecanik

Answer 1

这段代码

DWORD dword_data;
char byte_array[4];
*(DWORD*)byte_array = dword_data;

根据C++标准，未定义行为是不被允许的。尽管一些编译器可能允许它作为扩展，但除非你想在更换编译器或命令行选项时感到惊讶，请不要使用它。

正确的方法是：

DWORD dword_data;
BYTE byte_array[sizeof(DWORD)];
memcpy(byte_array, &dword_data, sizeof(DWORD));

不用担心效率：任何一款优秀的编译器都会将此memcpy优化掉。

在C++20中，您将能够变得更简洁：

auto byte_array = std::bit_cast<std::array<BYTE, sizeof(DWORD)>>(dword_data);

反向转换也应该使用 memcpy，以保证与字节序无关：在大端机器上，您的 getDwordFromBytes 将无法产生原始的 dword_data。

- Evg

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@NorbertBoros，我希望那个投反对票的人能解释一下他的决定。如果我的回答有误，我想知道问题出在哪里。另一个回答被投反对票也让我感到困惑。 - Evg

我的猜测是负分来自于反向转换。为了保证字节序无关，最好使用memcpy进行操作，而不是单独操纵BYTE。我已将此添加到答案中。 - Evg

Answer 2

DWORD是32位无符号整数。

typedef unsigned long DWORD, *PDWORD, *LPDWORD;

32位意味着4字节，因为每个字节是8位。所以4*8=32。

https://learn.microsoft.com/en-us/openspecs/windows_protocols/ms-dtyp/262627d8-3418-4627-9218-4ffe110850b2

当您将字节数组发送到某些期望以相反顺序（不同的字节序）查看这些字节的代码时，问题会发生。然后，您需要将其反转。

DWORD是Windows特定的typedef，而且所有Windows都是小端字节序，因此如果您在同一台机器上处理数据，则我认为可以安全地使用此代码。

- rtxndr

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我没有点踩，但我认为原因可能是楼主特别请求知道转换是否安全（实际上它不安全），而您的帖子并没有给出足够具体的答案。 - tay10r

@AlexV.，是的，一个人不能为自己的答案投票，那是为别人准备的。 - Evg