Типы порядка байтов

Лучшая статья я читал о порядке байтов" Обратный порядок байтов Понимания и Прямой порядок байтов ".

13 лет назад я работал над инструментом, портативным и к альфа-системе DEC и к ПК. На этой АЛЬФЕ DEC эти биты были на самом деле инвертированы . Это:

1010 0011

на самом деле переведенный в

1100 0101

Это было почти прозрачным и бесшовным в коде C за исключением того, что мне объявили битовое поле как

typedef struct {
   int firstbit:1;
   int middlebits:10;
   int lastbits:21;
};

, который должен был быть переведен в (использующий #ifdef условная компиляция)

typedef struct {
   int lastbits:21;
   int middlebits:10;
   int firstbit:1;
};

В сущности порядок байтов относится к способу, которым процессор интерпретирует содержание данной ячейки памяти. Например, если у нас есть ячейка памяти 0x100 со следующим содержанием (шестнадцатеричные байты)

  0x100:  12 34 56 78 90 ab cd ef

Reads    Little Endian            Big Endian
 8-bit:  12                        12
16-bit:  34 12                     12 34
32-bit:  78 56 34 12               12 34 56 78
64-bit:  ef cd ab 90 78 56 34 12   12 34 56 78 90 ab cd ef

две ситуации, где необходимо возражать, порядок байтов с сетевым кодом и если Вы недооцениваете кастинг с указателями.

TCP/IP указывает, что данные по проводу должны быть обратным порядком байтов. При передаче типов кроме массивов байтов (как указатели на структуры), необходимо удостовериться, что использовали ntoh/hton макросы, чтобы гарантировать, что данные отправляются обратный порядок байтов. Если Вы отправите с процессора с прямым порядком байтов на процессор с обратным порядком байтов (или наоборот), то данные будут искажены...

проблемы Кастинга:

 uint32_t* lptr = 0x100;
 uint16_t  data;
 *lptr = 0x0000FFFF

 data = *((uint16_t*)lptr);

, Каково будет значение данных? В системе с обратным порядком байтов это было бы 0 В системе с прямым порядком байтов, это будет FFFF

фундаментальное понятие является упорядочиванием битов:

1010 0011

в прямом порядке байтов совпадает с

0011 1010

в обратном порядке байтов (и наоборот).

Вы заметите изменения порядка путем группировки, не отдельным битом. Я не знаю о системе, например, где

1100 0101

была бы версия "другого-порядка-байтов" первой версии.

Филибер сказал,

биты были фактически инвертированы

Я сомневаюсь, что какая-либо архитектура нарушит инвариантность значения байта. Порядок битовых полей может потребовать инверсии при сопоставлении структур, содержащих их, с данными. Такое прямое сопоставление основано на особенностях компилятора, которые не входят в стандарт C99, но могут быть общими. Прямое отображение быстрее, но не соответствует стандарту C99, который не предусматривает упаковку, выравнивание и порядок байтов. Код, совместимый с C99, должен использовать медленное сопоставление на основе значений, а не адресов. То есть, вместо этого

#if LITTLE_ENDIAN
  struct breakdown_t {
    int least_significant_bit: 1;
    int middle_bits: 10;
    int most_significant_bits: 21;
  };
#elif BIG_ENDIAN
  struct breakdown_t {
    int most_significant_bits: 21;
    int middle_bits: 10;
    int least_significant_bit: 1;
  };
#else
  #error Huh
#endif

uint32_t data = ...;
struct breakdown_t *b = (struct breakdown_t *)&data;

надо писать так (и так компилятор всё равно будет генерировать код даже для приведенного выше «прямого отображения»)

uint32_t data = ...;
uint32_t least_significant_bit = data & 0x00000001;
uint32_t middle_bits = (data >> 1) & 0x000003FF;
uint32_t most_significant_bits = (data >> 11) & 0x001fffff;

Причина необходимости инвертировать порядок битов -fields в каждой нейтральной по порядку байтов, специфичной для приложения единице хранения данных заключается в том, что компиляторы упаковывают битовые поля в байты с растущими адресами.

«Порядок битов» в каждом байте не имеет значения, поскольку единственный способ их извлечения — это применение масок значений и сдвиг в направлении младшего или старшего бита. Проблема «порядка битов» станет важной только в воображаемых архитектурах с понятием битовых адресов. Я считаю, что все существующие архитектуры скрывают это понятие в аппаратном обеспечении и обеспечивают извлечение только наименьшего и старшего битов, что является понятием, основанным на значениях байтов, нейтральных по порядку байтов.