大小端转换函数详解

发布时间：2023-05-19

大小端转换是一种常见的数据格式转换方式，其目的是将一种机器存储顺序的数据格式转换为另一种格式。在不同的编程语言和操作系统中，其实现方式也各不相同。在本篇文章中，我们将从多个方面对大小端转换函数做出详细的阐述。

一、大小端转换函数Excel

在Excel中，大小端转换可以通过使用内置函数进行实现。具体而言，可以使用DEC2BIN和TEXT函数将十进制数转换为二进制数，并且通过RIGHT函数获取二进制数的低字节和高字节，最后使用CONCATENATE函数将低字节和高字节进行合并。具体操作如下：

=HEX2DEC(CONCATENATE(RIGHT(DEC2BIN(A2, 16), 8), RIGHT(DEC2BIN(A2, 16), 8)))

其中，A2为待转换的十进制数，16表示转换后的二进制数长度为16位。

二、C语言大小端转换

C语言中的大小端转换可以通过使用联合体进行实现。具体而言，可以创建一个联合体，既可以使用一个int型变量，也可以使用两个char型变量进行存储。通过打印输出可以发现，使用int型变量时，不同的操作系统和编译器的存储顺序可能不同；而使用char型变量时，可以明确控制每一个字节的存储顺序。具体代码如下：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
    union {
        int a;
        char b[4];
    } c;
    c.a = 0x12345678;
    printf("int型变量的存储顺序为：%x %x %x %x\n", c.b[0], c.b[1], c.b[2], c.b[3]);
    printf("char型变量的低字节存储在首地址：%x\n", &c.b[0]);
    printf("char型变量的高字节存储在首地址：%x\n", &c.b[3]);
    return 0;
}

三、大小端转换函数C语言

除了使用联合体之外，C语言中还可以通过位运算进行大小端转换。具体而言，可以使用左移、右移和按位或运算将高字节和低字节进行组合。具体代码如下：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
unsigned int bigToLittleEndian(unsigned int x) {
    unsigned int a, b, c, d;
    a = (x & 0xff) << 24;
    b = (x & 0xff00) << 8;
    c = (x & 0xff0000) >> 8;
    d = (x & 0xff000000) >> 24;
    return a | b | c | d;
}
int main() {
    unsigned int x = 0x12345678;
    printf("大端存储顺序：%x\n", x);
    printf("小端存储顺序：%x\n", bigToLittleEndian(x));
    return 0;
}

四、Linux大小端转换函数

在Linux系统中，可以使用内核提供的htons、htonl、ntohs和ntohl四个函数进行大小端转换。具体而言，htons和htonl函数分别用于将16位和32位的主机字节序（即本机格式）转换为网络字节序（即大端格式）；ntohs和ntohl函数则相反，将网络字节序转换为主机字节序。具体代码如下：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <arpa/inet.h>
int main() {
    unsigned int x = 0x12345678;
    unsigned int y;
    printf("大端存储顺序：%x\n", x);
    y = htonl(x);
    printf("网络字节序：%x\n", y);
    x = ntohl(y);
    printf("主机字节序：%x\n", x);
    return 0;
}

五、Qt大小端转换函数

在Qt中，可以使用QByteArray类进行大小端转换。具体而言，可以使用QByteArray::fromRawData和QByteArray::toUInt等函数将字节数组和整数进行转换。具体代码如下：

#include <QtCore>
int main() {
    QByteArray data;
    data.resize(4);
    data[0] = 0x12;
    data[1] = 0x34;
    data[2] = 0x56;
    data[3] = 0x78;
    qDebug() << "大端存储顺序：" << data.toHex();
    QDataStream stream(data);
    stream.setByteOrder(QDataStream::LittleEndian);
    unsigned int x;
    stream >> x;
    qDebug() << "小端存储顺序：" << QString::number(x, 16);
    return 0;
}

六、Matlab大小端转换函数

在Matlab中，可以使用swapbytes函数进行大小端转换。具体而言，该函数可以将数组中的每一个元素进行大小端转换。具体代码如下：

x = [1, 2, 3, 4];
y = swapbytes(typecast(x, 'uint8'));
fprintf('大端存储顺序：%x %x %x %x\n', x(1), x(2), x(3), x(4));
fprintf('小端存储顺序：%x %x %x %x\n', y(1), y(2), y(3), y(4));

七、大小端转换方法

除了具体的函数实现之外，还有一些基本的方法可以进行大小端转换。具体而言，可以使用以下两种方法：

（1）直接交换低字节和高字节的存储位置。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
void swap(char *a, char *b) {
    char temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}
void reverse(char *str, int len) {
    int i;
    for (i = 0; i < len / 2; i++) {
        swap(&str[i], &str[len - i - 1]);
    }
}
int main() {
    unsigned int x = 0x12345678;
    char str[9];
    memset(str, 0, sizeof(str));
    sprintf(str, "%x", x);
    printf("大端存储顺序：%s\n", str);
    reverse(str, strlen(str));
    printf("小端存储顺序：%s\n", str);
    return 0;
}

（2）通过按位取反和移位实现大小端转换。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
unsigned int reverse(unsigned int x) {
    x = ((x & 0x55555555) << 1) | ((x & 0xAAAAAAAA) >> 1);
    x = ((x & 0x33333333) << 2) | ((x & 0xCCCCCCCC) >> 2);
    x = ((x & 0x0F0F0F0F) << 4) | ((x & 0xF0F0F0F0) >> 4);
    x = ((x & 0x00FF00FF) << 8) | ((x & 0xFF00FF00) >> 8);
    x = ((x & 0x0000FFFF) << 16) | ((x & 0xFFFF0000) >> 16);
    return x;
}
int main() {
    unsigned int x = 0x12345678;
    printf("大端存储顺序：%x\n", x);
    printf("小端存储顺序：%x\n", reverse(x));
    return 0;
}
推荐文章