安全地将2个字节转换为短整型

Question

我正在制作Intel 8080的模拟器。其中一个操作码需要通过组合b和c寄存器（均为1字节）来获得16位地址。我有一个将寄存器相邻排列的结构体。我组合这两个寄存器的方式是:

using byte = char;

struct {

    ... code
    byte b;
    byte c;
    ... code

} state;

...somewhere in code    

// memory is an array of byte with a size of 65535
memory[*reinterpret_cast<short*>(&state.b)]

我认为我可以将它们用OR连接起来，但这样做行不通。

short address = state.b | state.c

另一种尝试的方法是创建一个简短的内容，并逐个设置这2个字节。

short address;
*reinterpret_cast<byte*>(&address) = state.b;
*(reinterpret_cast<byte*>(&address) + 1) = state.c;

有没有更好/更安全的方法来实现我想做的事情？

- Greg M

Answer 1

short address = ((unsigned short)state.b << 8) | (unsigned char)state.c;

这是一种可移植的方式。您使用 reinterpret_cast 的方式并不是非常糟糕，只要您理解它只能在具有正确字节序的架构上工作。

- Sam Varshavchik

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对齐问题比字节序问题更为严重。 - David Schwartz

好的，short将会被适当地对齐，所以我在那里看不出问题。 - Sam Varshavchik

我在回应你的最后一句话，这就像是说过马路不看两边也没关系，因为你很少会被飞机撞到。你指出了一个小问题，却忽略了一个重要的问题。 - David Schwartz

reinterpret_cast<short *> 的方式违反了严格别名规则，因此是未定义行为。 - M.M

Answer 2

您可以使用：

unsigned short address = state.b * 0x100u + state.c;

使用乘法而不是移位可以避免与移位符号位等相关的所有问题。

地址应该是无符号的，否则会导致超出范围的赋值错误，并且您可能想要使用0到65535作为地址范围，而不是-32768到32767。

- M.M

Answer 3

short j;
j = state.b;
j <<= 8;
j |= state.c;

如果需要反向字节序，请对 state.b 和 state.c 进行反转。

- David Schwartz

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这可能会导致未定义的行为。 - M.M

@M.M 怎么会呢？你是说因为 short 是有符号的吗？ - David Schwartz

Answer 4

正如其他人提到的那样，大小端存在一些问题，但您也可以使用联合体来操作内存，而无需进行任何移位。

示例代码

#include <cstdint>
#include <iostream>

using byte = std::uint8_t;

struct Regs
{
    union
    {
        std::uint16_t bc;

        struct
        {
            // The order of these bytes matters
            byte c;
            byte b;
        };
    };
};

int main()
{
    Regs regs;

    regs.b = 1; // 0000 0001
    regs.c = 7; // 0000 0111

    // Read these vertically to know the value associated with each bit
    //
    //                             2 1
    //                             5 2631
    //                             6 8426 8421
    //
    // The overall binary: 0000 0001 0000 0111
    //
    // 256 + 4 + 2 + 1 = 263

    std::cout << regs.bc << "\n";

    return 0;
}

示例输出

263

实时示例

（相关的IT技术）

- James Adkison