将uint64_t转换为uint8_t[8]

Question

如何在不泄露uint64_t信息的情况下将uint8_t[8]转换为C++？

我尝试了以下几点：

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

Answer 1

例如，如果我正确理解，您可以这样做：

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];
}

Answer 2

你快到了。首先，文字23425432542254234532太大，不适合于uint64_t。

其次，从文档中可以看到，std::memcpy有以下声明：

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

如您所见，它以指针(地址)作为参数。不是uint64_t，也不是uint8_t。您可以使用address-of运算符轻松地获得整数的地址。

其次，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增加输入指针。但是循环是不必要的。您可以一次复制所有字节，如下所示：

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

请注意，字节的顺序取决于cpu的痴呆症。

Answer 3

首先，您希望转换为大端还是小端？前面的大多数答案将开始以相反的顺序给出字节，并在切换架构后立即中断您的程序。

如果需要获得一致的结果，则需要将64位输入转换为大端(网络)字节顺序，或者可能转换为小端字节。例如，在glib上，函数是GUINT64_TO_BE()，但是对于大多数编译器来说，有一个等效的内置函数。

在这样做之后，有几种选择：

用memcpy()或memmove()复制

这是语言标准所保证的方法，尽管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顺序)。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;
}

在具有x86_64的Linux clang++ -std=c++17 -O上，这从本质上编译为以下说明：

bswapq  %rdi
movq    %rdi, %rax
retq

如果您希望在所有平台上以小端点顺序执行结果，可以用GUINT64_TO_BE()替换GUINT64_TO_LE()并删除第一条指令，然后声明函数inline以删除第三条指令。(或者，如果您是，即跨平台兼容性并不重要，那么您可能只需冒忽略规范化的风险。)

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

双关式

用C编写它的常见方法是像以前一样声明union，设置它的uint64_t成员，然后读取它的uint8_t[8]成员。这在C.

我个人喜欢它，因为它允许我将整个操作表示为静态的单个任务。

然而，在C++中，它是形式上未定义的行为。在实践中，我所知道的所有C++编译器都支持相同大小的朴素旧数据(语言标准中的正式术语)，没有填充位，但不支持具有虚拟函数表等更复杂的类。在我看来，标准的未来版本更有可能正式支持对POD的类型双关，而不是任何重要的编译器都会悄无声息地破坏它。

C++指导方法

Bjarne建议，如果要键入双关语而不是复制，则使用reinterpret_cast，如

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

他的推理是，在union中显式的强制转换和类型双关都是未定义的行为，但是这种转换使得您故意朝自己的脚开枪是明目张胆的，而读取与活动成员不同的union成员可能是一个非常微妙的错误。