在 C 中將 64 位元整數轉換為網路位元組順序時如何實現可移植性？

C 中64 位元整數的網路位元組順序轉換的可移植性問題

在C 中，需要轉換64 位元整數特定應用程式的“網路位元組順序”，例如實現記憶體快取協定。儘管存在用於轉換 32 位元整數的 htonl() 函數，但用於轉換 32 位元整數的類似函數 (htonll()) 仍然難以捉摸。

標準函數注意事項

不幸的是，目前 C 語言中沒有可移植的標準函數可以執行 64 位元網路位元組順序轉換。這種缺失產生了對自訂實現的需求。

自訂實作

要實作 htonll()，我們必須先確定係統的位元組順序。一個可靠的方法是在運行時計算已知位元組順序（例如42）的整數變數的值：

<code class="cpp">static const int num = 42;
bool isBigEndian = (*reinterpret_cast<const char *>(&num) == num);</code>

接下來，我們可以根據位元組順序執行轉換：

<code class="cpp">uint64_t htonll(uint64_t value)
{
    if (isBigEndian)
    {
        const uint32_t high_part = htonl(static_cast<uint32_t>(value >> 32));
        const uint32_t low_part = htonl(static_cast<uint32_t>(value & 0xFFFFFFFFLL));

        return (static_cast<uint64_t>(low_part) << 32) | high_part;
    }
    else
    {
        return value;
    }
}

用於可移植性的巨集

或者，巨集可以提供一種簡潔的方式來定義htonll() 及其對應項ntohll():

<code class="cpp">#define htonll(x) ((1 == htonl(1)) ? (x) : ((uint64_t)htonl((x) & 0xFFFFFFFF) << 32) | htonl((x) >> 32))
#define ntohll(x) ((1 == ntohl(1)) ? (x) : ((uint64_t)ntohl((x) & 0xFFFFFFFF) << 32) | ntohl((x) >> 32))</code>

這些巨集依賴系統固有的位元組排序行為來決定必要的位元組交換。

編譯器特定的巨集

有些編譯器和作業系統提供特定的巨集來決定位元組順序。例如，在支援它的系統上，我們可以使用：

<code class="cpp">#if __BIG_ENDIAN__
# define htonll(x) (x)
# define ntohll(x) (x)
#else
# define htonll(x) (((uint64_t)htonl((x) & 0xFFFFFFFF) << 32) | htonl((x) >> 32))
# define ntohll(x) (((uint64_t)ntohl((x) & 0xFFFFFFFF) << 32) | ntohl((x) >> 32))
#endif</code>

透過採用這些技術，htonll() 和 ntohll() 的自訂實作可以跨各種系統和編譯器移植。

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