将uint64_t转换为uint8_t [8]

Question

如何uint64_t在uint8_t[8]不丢失C++信息的情况下转换为？

我尝试了以下方法:

uint64_t number = 23425432542254234532;
uint8_t result[8];
for(int i = 0; i < 8; i++) {
    std::memcpy(result[i], number, 1);
}

Answer 1

你快到了.首先,文字23425432542254234532太大而不适合uint64_t.

其次,从文档中可以看出,std::memcpy有以下声明:

void * memcpy ( void * destination, const void * source, size_t num );

如您所见,它将指针(地址)作为参数.不是uint64_t,也不是uint8_t.您可以使用address-of运算符轻松获取整数的地址.

但是,您只是将整数的第一个字节复制到每个数组元素中.您需要在每次迭代中递增输入指针.但循环是不必要的.您可以像这样一次复制所有字节:

std::memcpy(result, &number, sizeof number);

要意识到字节的顺序取决于cpu 的字节顺序.

Answer 2

首先，您希望转换是大端还是小端？以前的大多数答案将开始以相反的顺序为您提供字节，并在您切换架构后立即破坏您的程序。

如果您需要获得一致的结果，您可能希望将 64 位输入转换为大端（网络）字节顺序，或者可能是小端。例如，在 GNU glib 上，函数是GUINT64_TO_BE()，但对于大多数编译器都有一个等效的内置函数。

完成后，有几种选择：

使用 memcpy() 或 memmove() 复制

这是语言标准保证可以工作的方法，尽管在这里我使用了第三方库中的一个函数（在所有平台上将参数转换为大端字节序）。例如：

#include <stdint.h>
#include <stdlib.h>

#include <glib.h>

union eight_bytes {
  uint64_t u64;
  uint8_t b8[sizeof(uint64_t)];
};

eight_bytes u64_to_eight_bytes( const uint64_t input )
{
  eight_bytes result;
  const uint64_t big_endian = (uint64_t)GUINT64_TO_BE((guint64)input);

  memcpy( &result.b8, &big_endian, sizeof(big_endian) );
  return result;
}

在带有 的 Linux x86_64 上clang++ -std=c++17 -O，这基本上编译为指令：

bswapq  %rdi
movq    %rdi, %rax
retq

如果你想在所有平台上的little-endian顺序的结果，你可以更换GUINT64_TO_BE()使用GUINT64_TO_LE()，并删除第一个指令，然后声明函数inline删除第三指令。（或者，如果您确定跨平台兼容性无关紧要，您可能会冒着忽略规范化的风险。）

因此，在现代 64 位编译器上，此代码与其他任何代码一样高效。在另一个目标上，它可能不是。

打字

在 C 中编写 this 的常用方法是union像以前一样声明，设置其uint64_t成员，然后读取其uint8_t[8]成员。这在 C 中是合法的。

我个人喜欢它，因为它允许我将整个操作表示为静态单个赋值。

但是，在 C++ 中，它是形式上未定义的行为。在实践中，我知道的所有 C++ 编译器都支持普通旧数据（语言标准中的正式术语），大小相同，没有填充位，但不支持具有虚函数表和喜欢。在我看来，标准的未来版本更有可能在 POD 上正式支持类型双关，而不是任何重要的编译器都会默默地破坏它。

C++ 指南方式

Bjarne Stroustrup 建议，如果您要键入双关语而不是复制，请使用reinterpret_cast，例如

uint8_t (&array_of_bytes)[sizeof(uint64_t)] =
      *reinterpret_cast<uint8_t(*)[sizeof(uint64_t)]>(
        &proper_endian_uint64);

他的理由是，明确的演员表和通过 a 的类型双关语union都是未定义的行为，但演员表公然明确无误地表明你是故意用脚射击自己，而阅读union与活跃成员不同的成员可能是一种非常微妙的错误。

Answer 3

如果我理解正确的话，你可以这样做，例如：

uint64_t number = 23425432542254234532;
uint8_t *p = (uint8_t *)&number;
//if you need a copy
uint8_t result[8];
for(int i = 0; i < 8; i++) {
    result[i] = p[i];
}