大小端轉換函數詳解

大小端轉換是一種常見的數據格式轉換方式，其目的是將一種機器存儲順序的數據格式轉換為另一種格式。在不同的編程語言和操作系統中，其實現方式也各不相同。在本篇文章中，我們將從多個方面對大小端轉換函數做出詳細的闡述。

一、大小端轉換函數Excel

在Excel中，大小端轉換可以通過使用內置函數進行實現。具體而言，可以使用DEC2BIN和TEXT函數將十進位數轉換為二進位數，並且通過RIGHT函數獲取二進位數的低位元組和高位元組，最後使用CONCATENATE函數將低位元組和高位元組進行合併。具體操作如下：

=HEX2DEC(CONCATENATE(RIGHT(DEC2BIN(A2, 16), 8), RIGHT(DEC2BIN(A2, 16), 8)))

其中，A2為待轉換的十進位數，16表示轉換後的二進位數長度為16位。

二、C語言大小端轉換

C語言中的大小端轉換可以通過使用聯合體進行實現。具體而言，可以創建一個聯合體，既可以使用一個int型變數，也可以使用兩個char型變數進行存儲。通過列印輸出可以發現，使用int型變數時，不同的操作系統和編譯器的存儲順序可能不同；而使用char型變數時，可以明確控制每一個位元組的存儲順序。具體代碼如下：

#include 
#include 

int main() {
    union {
        int a;
        char b[4];
    } c;

    c.a = 0x12345678;

    printf("int型變數的存儲順序為：%x %x %x %x\n", c.b[0], c.b[1], c.b[2], c.b[3]);

    printf("char型變數的低位元組存儲在首地址：%x\n", &c.b[0]);
    printf("char型變數的高位元組存儲在首地址：%x\n", &c.b[3]);

    return 0;
}

三、大小端轉換函數C語言

除了使用聯合體之外，C語言中還可以通過位運算進行大小端轉換。具體而言，可以使用左移、右移和按位或運算將高位元組和低位元組進行組合。具體代碼如下：

#include 
#include 

unsigned int bigToLittleEndian(unsigned int x) {
    unsigned int a, b, c, d;

    a = (x & 0xff) << 24;
    b = (x & 0xff00) <> 8;
    d = (x & 0xff000000) >> 24;

    return a | b | c | d;
}

int main() {
    unsigned int x = 0x12345678;

    printf("大端存儲順序：%x\n", x);
    printf("小端存儲順序：%x\n", bigToLittleEndian(x));

    return 0;
}

四、Linux大小端轉換函數

在Linux系統中，可以使用內核提供的htons、htonl、ntohs和ntohl四個函數進行大小端轉換。具體而言，htons和htonl函數分別用於將16位和32位的主機位元組序（即本機格式）轉換為網路位元組序（即大端格式）；ntohs和ntohl函數則相反，將網路位元組序轉換為主機位元組序。具體代碼如下：

#include 
#include 
#include 

int main() {
    unsigned int x = 0x12345678;
    unsigned int y;

    printf("大端存儲順序：%x\n", x);

    y = htonl(x);
    printf("網路位元組序：%x\n", y);

    x = ntohl(y);
    printf("主機位元組序：%x\n", x);

    return 0;
}

五、Qt大小端轉換函數

在Qt中，可以使用QByteArray類進行大小端轉換。具體而言，可以使用QByteArray::fromRawData和QByteArray::toUInt等函數將位元組數組和整數進行轉換。具體代碼如下：

#include 

int main() {
    QByteArray data;
    data.resize(4);
    data[0] = 0x12;
    data[1] = 0x34;
    data[2] = 0x56;
    data[3] = 0x78;

    qDebug() << "大端存儲順序：" <> x;

    qDebug() << "小端存儲順序：" << QString::number(x, 16);

    return 0;
}

六、Matlab大小端轉換函數

在Matlab中，可以使用swapbytes函數進行大小端轉換。具體而言，該函數可以將數組中的每一個元素進行大小端轉換。具體代碼如下：

x = [1, 2, 3, 4];
y = swapbytes(typecast(x, 'uint8'));

fprintf('大端存儲順序：%x %x %x %x\n', x(1), x(2), x(3), x(4));
fprintf('小端存儲順序：%x %x %x %x\n', y(1), y(2), y(3), y(4));

七、大小端轉換方法

除了具體的函數實現之外，還有一些基本的方法可以進行大小端轉換。具體而言，可以使用以下兩種方法：

（1）直接交換低位元組和高位元組的存儲位置。

#include 
#include 
#include 

void swap(char *a, char *b) {
    char temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}

void reverse(char *str, int len) {
    int i;
    for (i = 0; i < len / 2; i++) {
        swap(&str[i], &str[len - i - 1]);
    }
}

int main() {
    unsigned int x = 0x12345678;
    char str[9];
    memset(str, 0, sizeof(str));
    sprintf(str, "%x", x);

    printf("大端存儲順序：%s\n", str);

    reverse(str, strlen(str));
    printf("小端存儲順序：%s\n", str);

    return 0;
}

（2）通過按位取反和移位實現大小端轉換。

#include 
#include 

unsigned int reverse(unsigned int x) {
    x = ((x & 0x55555555) <> 1);
    x = ((x & 0x33333333) <> 2);
    x = ((x & 0x0F0F0F0F) <> 4);
    x = ((x & 0x00FF00FF) <> 8);
    x = ((x & 0x0000FFFF) <> 16);

    return x;
}

int main() {
    unsigned int x = 0x12345678;

    printf("大端存儲順序：%x\n", x);
    printf("小端存儲順序：%x\n", reverse(x));

    return 0;
}