将一个UINT32值转换为UINT8数组[4]

Question

我的问题是如何将一个UINT32值转换为一个UINT8数组[4]（使用C/C++），最好不依赖于字节序的方式？此外，如何从UINT8数组[4]重构UINT32值，以便回到起点？

- Chris

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你想如何进行转换？大端还是小端？具体来说：如果你的输入是0x12345678，你想让数组[0]是0x12还是0x78？这个需要你自己决定。然后我们才能帮助你。 - TonyK

Answer 1

你并没有明确说明通过独立于字节序实现什么 - 因为字节数组必须具有某种字节序，所以这是不清楚的。即便如此，以下其中之一必定能够满足您的要求：

给定UINT32 v和UINT8 a[4]：

"主机"字节序

（使用计算机的本机字节序）：

UINT8 *vp = (UINT8 *)&v;
a[0] = vp[0];
a[1] = vp[1];
a[2] = vp[2];
a[3] = vp[3];

或者:

memcpy(a, &v, sizeof(v));

或者：

*(UINT32 *)a = v;

大端模式

(又称为“网络序”):

a[0] = v >> 24;
a[1] = v >> 16;
a[2] = v >>  8;
a[3] = v;

小端序

a[0] = v;
a[1] = v >>  8;
a[2] = v >> 16;
a[3] = v >> 24;

- Alnitak

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你有移动语义的解决方案吗？假设你想将v的值移动到字节数组中，而不是复制v。 - jiggunjer

@jiggunjer，那没有意义。原始值不能像那样“移动”。 - Alnitak

@jiggunjer 是的。如果你在谈论C++11中的“移动语义”，那么在32位变量中没有什么可以“移动”的。 - Alnitak

我意识到这是一个旧答案（它被EE.SE的一个问题所喜欢）。但是*(UINT32 *)a = v;是一个非常危险的假设 - 如果a没有初始化对齐到UINT32字边界，这很可能会导致未对齐访问错误。 - Tom Carpenter

Answer 2

例如，像这样：

UINT32 value;
UINT8 result[4];

result[0] = (value & 0x000000ff);
result[1] = (value & 0x0000ff00) >> 8;
result[2] = (value & 0x00ff0000) >> 16;
result[3] = (value & 0xff000000) >> 24;

编辑：添加括号（>> 的优先级似乎高于&）

- Patrick

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@R.：我不同意。它们表达了对称性（我通常为此目的使用 >> 0），而且必须是一个非常糟糕的编译器才不能将它们优化掉。 - Oliver Charlesworth

无论&运算符在美学上有多少价值，事实是它们会导致代码难以理解。>>的优先级高于&。 - TonyK

@R.：实际上，我撤回我的话。我忽略了我们正在转换为uint8的事实，所以所有掩码都是不必要的，正如@Stephen指出的那样。 - Oliver Charlesworth

关于使用 & 符号：你编写代码不仅是为了编译器，也是为了在你之后读取代码的人。在我看来，添加 & 可以清楚地表明你正在处理特定的字节，而不依赖于任何背后被截断的内容。我认为编译器比代码读者更聪明。因此，不要让代码易读给编译器，而是应该易读给读者。 - Patrick

你应该注意这是小端序。 - Albert

Answer 3

如果您不想自己编写代码，可以使用C库函数htonl()将32位整数转换为网络字节顺序。还有一个函数ntohl()可将其转换回主机字节顺序。

一旦它们处于网络字节顺序，只需将int / long作为字节数组访问即可。

总的来说，这可能是实现您目标最具可移植性和经过测试的方法。

- Timo Geusch

Answer 4

也可以使用指针来完成。 （这是小端序，但如果您使用相同的重构方法，它不会有影响）

uint32 in = 0x12345678;
uint8 out[4];
*(uint32*)&out = in;

这将把uint32的值分配给uint8内存地址之后的4个字节，正好满足您的需求。

要反过来：

uint8 in[4] = {0x78, 0x56, 0x34, 0x12};
uint32 out;
out = *(uint32*)&in

- amrelk

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我意识到这是一个旧答案（它被EE.SE的一个问题所链接）。但是*(uint32*)&out = in;是一个非常危险的假设 - 如果a没有初始化对齐到uint32字边界，这可能会导致某些处理器上的未对齐访问错误。 - Tom Carpenter

Answer 5

使用由一个包含4个uint8类型的数组和一个uint32类型组成的联合体。

这样它就会自动按照c语言内在指针魔法进行排序（数组是指向数组开头的指针）。

- luja