将4元素字符数组复制为C中的整数

Question

char是1个字节，整数是4个字节。我想逐字节地从char [4]复制到整数。我想到了不同的方法，但我得到了不同的答案。

char str[4]="abc";
unsigned int a = *(unsigned int*)str;
unsigned int b = str[0]<<24 | str[1]<<16 | str[2]<<8 | str[3];
unsigned int c;
memcpy(&c, str, 4);
printf("%u %u %u\n", a, b, c);

输出为6513249 1633837824 6513249

哪一个是正确的？出了什么问题？

Answer 1

这是一个endianness问题。当您将char*解释为int*时，字符串的第一个字节将成为整数的最低有效字节（因为您在x86上运行此代码是小端），而使用手动转换时，第一个字节变得最重要。

把它放到图片中，这是源数组：

   a      b      c      \0
+------+------+------+------+
| 0x61 | 0x62 | 0x63 | 0x00 |  <---- bytes in memory
+------+------+------+------+

当这些字节被解释为小端架构中的整数时，结果为0x00636261，即十进制6513249.另一方面，手动放置每个字节会产生0x61626300 - 十进制1633837824。

当然将char*视为int*是未定义的行为，因此差异在实践中并不重要，因为您实际上并不允许使用第一次转换。然而，有一种方法可以实现相同的结果，称为type punning：

union {
    char str[4];
    unsigned int ui;
} u;

strcpy(u.str, "abc");
printf("%u\n", u.ui);

Answer 2

前两个都不正确。

第一个违反了别名规则，可能会失败，因为str的地址没有正确对齐unsigned int。要使用主机系统字节顺序将字符串的字节重新解释为unsigned int，可以使用memcpy复制它：

unsigned int a; memcpy(&a, &str, sizeof a);

（假设unsigned int的大小和str的大小是相同的。）

第二个可能因整数溢出而失败，因为str[0]被提升为int，因此str[0]<<24具有类型int，但是移位所需的值可能大于int中可表示的值。要解决这个问题，请使用：

unsigned int b = (unsigned int) str[0] << 24 | …;

无论主机系统中str中的字节顺序如何，第二种方法都会以大端顺序解释来自unsigned int的字节。

Answer 3

unsigned int a = *(unsigned int*)str;

此初始化不正确并调用未定义的行为。它违反了C别名规则，可能会违反处理器对齐方式。

Answer 4

你说你想逐字节复制。

这意味着不允许使用unsigned int a = *(unsigned int*)str;这一行。但是，您正在做的是将数组作为不同类型读取的相当常见的方式（例如，当您从磁盘读取流时）。

它只需要一些调整：

 char * str ="abc";
int i;
unsigned a;
char * c = (char * )&a;
for(i = 0; i < sizeof(unsigned); i++){
   c[i] = str[i];
}
printf("%d\n", a);

请记住，您正在阅读的数据可能与您正在阅读的机器不具有相同的字节顺序。这可能有所帮助：

void 
changeEndian32(void * data)
{
    uint8_t * cp = (uint8_t *) data;
    union 
    {
        uint32_t word;
        uint8_t bytes[4];
    }temp;

    temp.bytes[0] = cp[3];
    temp.bytes[1] = cp[2];
    temp.bytes[2] = cp[1];
    temp.bytes[3] = cp[0];
    *((uint32_t *)data) = temp.word;
}

Answer 5

两者都是正确的：

• 您的第一个解决方案以本机字节顺序（即CPU使用的字节顺序）进行复制，因此可能会根据CPU的类型给出不同的结果。
• 无论CPU使用什么，您的第二个解决方案都会以大端字节顺序（即最低地址的最高有效字节）进行复制。它将在所有类型的CPU上产生相同的值。

什么是正确的取决于如何解释原始数据（char数组）。 例如。 Java代码（类文件）总是使用大端字节顺序（无论CPU使用什么）。因此，如果您想从Java类文件中读取ints，则必须使用第二种方式。在其他情况下，您可能希望使用CPU依赖的方式（我认为Matlab以本机字节顺序将ints写入文件，c.f。this question）。

Answer 6

如果您使用CVI（NI）编译器，您可以使用扫描功能执行此操作：

unsigned int a;

对于大端：扫描（str，“％1i [b4uzi1o3210]>％i”，＆a）;

对于小端：扫描（str，“％1i [b4uzi1o0123]>％i”，＆a）;

o修饰符指定字节顺序。我在方括号内表示在str数组中的起始位置。