在 C 中将 64 位整数转换为网络字节顺序时如何实现可移植性？

C 中 64 位整数的网络字节顺序转换的可移植性问题

在 C 中，需要转换 64 位整数特定应用程序的“网络字节顺序”，例如实现内存缓存协议。尽管存在用于转换 32 位整数的 htonl() 函数，但用于转换 32 位整数的类似函数 (htonll()) 仍然难以捉摸。

标准函数注意事项

不幸的是，目前 C 语言中没有可移植的标准函数可以执行 64 位网络字节顺序转换。这种缺失产生了对自定义实现的需求。

自定义实现

要实现 htonll()，我们必须首先确定系统的字节顺序。一种可靠的方法是在运行时计算已知字节顺序（例如 42）的整数变量的值：

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

接下来，我们可以根据字节顺序执行转换：

<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;
    }
}

用于可移植性的宏

或者，宏可以提供一种简洁的方式来定义 htonll() 及其对应项 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>

这些宏依赖系统固有的字节排序行为来确定必要的字节交换。

编译器特定的宏

一些编译器和操作系统提供特定的宏来确定字节顺序。例如，在支持它的系统上，我们可以使用：

<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>

通过采用这些技术，htonll() 和 ntohll() 的自定义实现可以跨各种系统和编译器移植。

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