C++でファイルを読み込む際にエンディアンを切り替える最も速い方法は何ですか？

Question

私は、生の値のシーケンスを保持する読み込み用バイナリファイルを提供されています。単純化のために、それらは4バイトまたは8バイトの長さの符号なし整数値であると仮定します。残念なことに私の場合、これらの値のバイト順は、プロセッサのエンディアンと互換性がありません（小さなものと大きいもの、またはその逆、奇妙なPDFエンディアンなどは気にしないでください）。私はこのデータを適切なエンディアンで記憶しておきたい。

ファイルからデータを読み取っていることを考慮して、これを行う最も簡単な方法は何ですか？この事実を悪用する価値がない場合は、その理由を説明してください。

Answer 1

ファイルからデータを読み込んでいることを考慮すると、エンディアンを切り替える方法は、ファイル-IOとは異なり、ランタイムにはほとんど影響しません。

重要な違いは、データの読み方です。バイトを順不同で読み込もうとするのは良い考えではありません。順番にバイトを読み込み、その後にエンディアンを切り替えます。これは、読み取りとバイトスワッピングを分けます。

何か通常、ファイルを読み込む場合はバイトスワップコードが必要ですが、それはエンディアンにも適しており、アーキテクチャ固有の指示には依存しません。

char* buf = read(); // let buf be a pointer to the read buffer 
uint32_t v; 

// little to native 
v = 0; 
for(unsigned i = 0; i < sizeof v; i++) 
    v |= buf[i] << CHAR_BIT * i; 

// big to native 
v = 0; 
for(unsigned i = 0; i < sizeof v; i++) 
    v |= buf[i] << CHAR_BIT * (sizeof v - i); 

これは、ネイティブは、大きな少し、またはミドルエンディアン多様のものであるかどうか動作します。

もちろん、boostは既にこれらを実装しているため、再実装する必要はありません。また、ビッグエンディアンをネイティブに/からネイティブに変換するために使用できる、POSIXとWindowsのCライブラリの両方で提供される関数のファミリーはntoh?です。

Answer 2

最も高速ではありませんが、移植性のある方法は、ファイルを（符号なし）int配列に読み込み、int配列をchar 1（厳密なエイリアシング規則で許されます）にエイリアスし、メモリ内のバイトをスワップします。

完全にポータブルな方法：

swapints(unsigned int *arr, size_t l) { 
    unsigned int cur; 
    char *ix; 
    for (size_t i=0; i<l; i++) { 
     int cur; 
     char *dest = static_cast<char *>(&cur) + sizeof(int); 
     char *src = static_cast<char *>(&(arr[i])); 
     for(int j=0; j<sizeof(int); j++) *(--dest) = *(src++); 
     arr[i] = cur; 
    } 
} 

しかし、あなたが移植を必要としない場合は、一部のシステムでは、スワップ機能を提供します。例えば、BSDシステムはuint16_t、およびuint_64_tにそれぞれバイトをスワップするためにbswap16,bswap32およびbswap64を持っています。 MicrosoftやGNU-Linuxの世界には同等の機能が存在することは間違いありません。あなたは、ファイルがネットワーク順（ビッグエンディアン）であり、あなたのプロセッサではないことがわかっている場合

あるいは、あなたはそれぞれuint16_tとuint32_tためntohsとntohl機能を使用することができます。 （AndrewHenleさんのコメントあたり）

備考：どんなホストエンディアン、ntohsとntohl常に使用することができます - あなたがしている（I）以来、単に彼らはビッグエンディアンのシステム