Chuyển đổi tối ưu và di động của endian trong c/C++

Question

Cho một tệp nhị phân với các trường nhỏ 32 bit mà tôi cần phân tích cú pháp, tôi muốn viết mã phân tích biên dịch chính xác độc lập với tính cuối của máy thực thi mã đó. Hiện tại tôi sử dụng

uint32_t fromLittleEndian(const char* data){ 
    return uint32_t(data[3]) << (CHAR_BIT*3) | 
     uint32_t(data[2]) << (CHAR_BIT*2) | 
     uint32_t(data[1]) << CHAR_BIT | 
     data[0]; 
} 

điều này, tuy nhiên tạo ra lắp ráp không tối ưu. Trên máy tính của tôi g++ -O3 -S sản xuất:

_Z16fromLittleEndianPKc: 
.LFB4: 
    .cfi_startproc 
    movsbl 3(%rdi), %eax 
    sall $24, %eax 
    movl %eax, %edx 
    movsbl 2(%rdi), %eax 
    sall $16, %eax 
    orl %edx, %eax 
    movsbl (%rdi), %edx 
    orl %edx, %eax 
    movsbl 1(%rdi), %edx 
    sall $8, %edx 
    orl %edx, %eax 
    ret 
    .cfi_endproc 

lý do tại sao điều này xảy ra? Làm thế nào tôi có thể thuyết phục nó để sản xuất mã tối ưu khi biên soạn trên máy little endian:

_Z17fromLittleEndian2PKc: 
.LFB5: 
    .cfi_startproc 
    movl (%rdi), %eax 
    ret 
    .cfi_endproc 

mà tôi đã nhận được bằng cách biên dịch:

uint32_t fromLittleEndian2(const char* data){ 
    return *reinterpret_cast<const uint32_t*>(data); 
} 

Kể từ khi tôi biết máy của tôi rất ít về cuối nhỏ, tôi biết rằng lắp ráp ở trên là tối ưu, nhưng nó sẽ thất bại nếu biên dịch trên máy tính lớn. Nó cũng vi phạm các quy tắc bí danh nghiêm ngặt, vì vậy nếu được inline, nó có thể tạo ra UB ngay cả trên các máy cuối nhỏ. Có một mã hợp lệ sẽ được biên dịch để tối ưu hóa lắp ráp nếu có thể?

Vì tôi mong đợi chức năng của mình được gạch chân rất nhiều, bất kỳ loại phát hiện cuối kỳ thời gian chạy nào đều không có trong câu hỏi. Cách thay thế duy nhất để viết mã C/C++ tối ưu là sử dụng phát hiện thời gian biên dịch cuối cùng, và sử dụng template s hoặc #define s để quay trở lại mã không hiệu quả nếu mục tiêu cuối cùng không phải là nhỏ. Điều này tuy nhiên có vẻ là khá khó khăn để được thực hiện portably.

Answer 1

Các thư viện nền tảng khác nhau mà tôi biết làm điều này bằng cách # xác định macro cho các thói quen hoán đổi cuối cùng dựa trên giá trị của #define BIG_ENDIAN. Trong trường hợp endianness nguồn phù hợp endianness mục tiêu của bạn, bạn có thể chỉ:

#ifdef LITTLE_ENDIAN 
    #define fromLittleEndian(x) (x) 
#else 
    #define fromLittleEndian(x) _actuallySwapLittle((x)) 
#endif 

Ví dụ:

http://man7.org/linux/man-pages/man3/endian.3.html

http://fxr.watson.org/fxr/source/sys/endian.h

Answer 2

ngắn câu trả lời - sử dụng htonl - gonna của nó được tối ưu hóa lên wazzoo