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Asked: 2025-02-12 01:49:19 +0800 CST

反转字节半字节的优化和方法

  • 772

我目前正在研究加密，我想出了反转字节半字节的方法（例如0xF5=> 0x5F）。我想出了这个解决方案：

byte >> 4 | (byte & 0x0F) << 4

我在网上找到的其他解决方案是类似的，但是通过屏蔽字节的左半字节添加了一个额外的操作数：

(byte & 0xF0) >> 4 | (byte & 0x0F) << 4

用二进制表示的话，第二个解决方案如下：

# Extract the right nibble of a byte and shift to the left
[0xF5] 1111 0101       # Original Value
[0x0F] 0000 1111 &     # Mask Right Nibble
[0x05] 0000 0101 =     # Extracted Right Nibble
[0x50] 1010 0000 << 4  # Shift Four Bits to the Left

# Extract the left nibble of a byte and shift to the right
[0xF5] 1111 0101       # Original Value
[0xF0] 1111 0000 &     # Mask Left Nibble
[0xF0] 1111 0000 =     # Extracted Left Nibble
[0x0F] 0000 1111 >> 4  # Shift Four Bits to the Right

# Combine the shifted nibbles together
[0x05] 0000 1111       # Left Nibble Shifted to the Right
[0xF0] 0101 0000 |     # Right Nibble Shifted to the Left
[0xF5] 0101 1111 =     # New Value

如果我错了，请纠正我，但如果您处理的数据类型大于一个字节并且仅关注最低有效字节，则第二种解决方案很有用。因此，如果您在不屏蔽的情况下进行移位，则高阶字节的位将传播到左半字节中。因此，在这种情况下，屏蔽左半字节是必要的。

# Bits shift into the least significant byte without masking
[0x0AF5] 0000 1010 1111 0101
[0x00AF] 0000 0000 1010 1111 >> 4

另一方面，如果您真正使用一个字节，那么屏蔽左半字节是否是多余的，因为在右移四位后左半字节位将被清零？

[0xF5] 1111 0101
[0x0F] 0000 1111 >> 4

也许还有其他我不知道的原因需要屏蔽左半字节。例如，其他系统在需要第二种解决方案时可能会有不同的表现。

我的想法是否正确，或者我是否应该考虑一些事情？

以下是进一步说明的示例代码：

typedef uint8_t byte;

static inline
byte swap_nibbles(byte bits) {
    return bits >> 4 | (bits & 0x0F) << 4;
}
c

1 个回答

  1. Best Answer

    您没有显示 的​​定义byte。如果它有一个有符号的八位整数，则此代码：

    signed char byte = -111; /* 0x91 */
printf("0x%hhX\n", byte);
byte = byte >> 4 | (byte & 0x0F) << 4;
printf("0x%hhX\n", byte);

    在许多 C 实现中打印：

    0x91
0xF9

    尽管byte最初包含位 91 16，但在 中byte >> 4，它被提升为int。由于这些位代表值 −111，因此这将生成一个int，其值为 ，其四字节为intFFFFFF91 16。然后>> 4生成 FFFFFF9 16 。（这是实现定义的。）将其与右侧的10 16|进行或运算，生成 FFFFFF9 16，然后将其赋值给 ，将byte其转换为signed char。这是实现定义的，但最常见的结果是对 256 取模后包装，生成位 F9 16，表示值 −7。

    相反，使用byte = (byte &0xF0) >> 4 | (byte & 0x0F) << 4;印刷品：

    0x91
0x19

    但是，如果byte具有无符号的八位整数类型，则提升为int不是问题，因为int有足够的空间来保存这些表达式中的值而不会遇到符号或溢出问题。

    现代编译器可能针对位操作进行了大量优化，因此这两种表达式很可能针对目标架构进行了很好的优化。您首先应该关注的是正确性。

    • 2

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