C LANGUAGE TECHNOLOGY

【C言語】バイトオーダーの交換(バイトスワップ)方法の紹介【x86命令のコード】

悩んでいる人

C言語でバイトオーダーの交換(バイトスワップ)方法を教えて!

こういった悩みにお答えします.

本記事の信頼性

  • リアルタイムシステムの研究歴12年.
  • 東大教員の時に,英語でOSの授業.
  • 2012年9月~2013年8月にアメリカのノースカロライナ大学チャペルヒル校コンピュータサイエンス学部2021年の世界大学学術ランキングで20位)で客員研究員として勤務.C言語でリアルタイムLinuxの研究開発
  • プログラミング歴15年以上,習得している言語: C/C++Solidity,Java,Python,Ruby,HTML/CSS/JS/PHP,MATLAB,Assembler (x64,ARM).
  • 東大教員の時に,C++言語で開発した「LLVMコンパイラの拡張」,C言語で開発した独自のリアルタイムOS「Mcube Kernel」GitHubにオープンソースとして公開

こういった私から学べます.

C言語でバイトオーダーの交換(バイトスワップ)

C言語でバイトオーダーの交換(バイトスワップ)方法を紹介します.

バイトスワップはOSで利用されるので使いこなせるようにしましょう.

また,x86(x64を含む)でビット演算を行う命令も紹介しますので,C言語の実装と比較してみましょう.

ビット演算を基本から学びたいあなたはこちらを読むことをおすすめします.

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整数のバイトスワップ

整数のバイトスワップ方法を3つ紹介します.

あなたの実行環境で動作する方法を利用しましょう!

bswap_16/bswap_32/bswap_64関数

byteswap.hのbswap_16/bswap_32/bswap_64関数(マクロ実装の場合もあり)を利用するコードは以下になります.

bswap_16/bswap_32/bswap_64関数はGNU拡張なのでGCC/Clangでは利用できますが,Visual Studioでは利用できないことに注意して下さい.

実行結果は以下になります.

数値は16進数で入力していることに注意して下さい.

また,数字1文字につき4ビット,2文字で8ビット(1バイト)になります.

  • 3行目の行末で「1234」を入力したら4行目の行末で「0x3412」と表示
  • 5行目の行末で「12345678」を入力したら6行目の行末で「0x78563412」と表示
  • 7行目の行末で「0x1234567890abcdef」を入力したら8行目の行末で「0xefcdab9078563412」と表示

bswap_16/bswap_32/bswap_64関数の自作関数

bswap_16/bswap_32/bswap_64関数の自作関数「mybswap_16/mybswap_32/mybswap_64関数」のコードは以下になります.

実行結果は以下になります.同様です.

x86のrolw/bswap命令

x86(x64を含む)のrolw/bswap命令を利用するコードは以下になります.

実行結果は以下になります.同様です.

浮動小数点数のバイトスワップ

浮動小数点数のバイトスワップ方法を紹介します.

共用体を使うと簡単に実装できます.

共用体を学びたいあなたはこちらからどうぞ.

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浮動小数点数をバイトスワップするコードは以下になります.

mybswap_32/mybswap_64関数を利用しています.

実行結果は以下になります.

正しくバイトスワップできていることがわかります.

私の実行環境のIntel CPUでは,リトルエンディアンでバイトデータを格納していることに注意して下さい.

まとめ

C言語でバイトオーダーの交換(バイトスワップ)方法を整数と浮動小数点数で紹介しました.

3つの方法がありますので,あなたの実行環境で動作する方法を利用しましょう!

ビット演算とシフト演算の応用を学びたいあなたはこちらからどうぞ.

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