字节序模块文档
概述
endianness 模块为 NewScanmem 项目提供全面的字节序处理工具。它支持编译时和运行时字节序检测、字节交换操作，以及各种数据类型的自动字节序校正。
模块结构
export module endianness;
依赖项
<cstdint>- 定宽整数类型<cstring>- C字符串操作<bit>- 位操作和字节序检测<type_traits>- 模板元编程的类型特征<concepts>- C++20概念value模块 - 值类型定义
核心功能
1. 字节序检测
编译时检测
constexpr bool isBigEndian() noexcept;
constexpr bool isLittleEndian() noexcept;
使用 std::endian::native 在编译时确定主机字节序。
2. 字节交换函数
基本字节交换函数
constexpr uint8_t swapBytes(uint8_t value) noexcept;
constexpr uint16_t swapBytes(uint16_t value) noexcept;
constexpr uint32_t swapBytes(uint32_t value) noexcept;
constexpr uint64_t swapBytes(uint64_t value) noexcept;
通用字节交换函数
template<typename T>
constexpr T swapBytesIntegral(T value) noexcept;
支持大小为1、2、4和8字节的整数类型。
3. 值类型字节序校正函数
void fixEndianness(Value& value, bool reverseEndianness) noexcept;
对 Value 的 bytes 进行就地字节序校正（根据 flags 推断宽度 2/4/8）。
4. 网络字节序转换函数
template<SwappableIntegral T>
constexpr T hostToNetwork(T value) noexcept;
template<SwappableIntegral T>
constexpr T networkToHost(T value) noexcept;
在主机和网络字节序（大端）之间转换。
5. 小端转换函数
template<SwappableIntegral T>
constexpr T hostToLittleEndian(T value) noexcept;
template<SwappableIntegral T>
constexpr T littleEndianToHost(T value) noexcept;
使用示例
基本字节交换
import endianness;
uint32_t value = 0x12345678;
uint32_t swapped = endianness::swapBytes(value);
// 在小端系统上 swapped = 0x78563412
字节序校正
import endianness;
import value;
Value val = uint32_t{0x12345678};
endianness::fixEndianness(val, true); // 反转字节序
网络通信
uint16_t port = 8080;
uint16_t networkPort = endianness::hostToNetwork(port);
概念和约束
SwappableIntegral 概念
template<typename T>
concept SwappableIntegral = std::integral<T> &&
(sizeof(T) == 1 || sizeof(T) == 2 || sizeof(T) == 4 || sizeof(T) == 8);
将字节交换操作限制为特定大小的整数类型。
实现细节
字节交换算法
- 16位：使用位旋转：
(value << 8) | (value >> 8) - 32位：使用位掩码和移位以获得最佳性能
- 64位：跨8字节使用位掩码和移位
编译时优化
所有字节交换操作都标记为 constexpr，以便在可能的情况下进行编译时求值。
类型安全
使用C++20概念确保类型安全，并为不支持的类型提供清晰的错误消息。
错误处理
swapBytesIntegral使用static_assert进行编译时类型检查swapBytesInPlace静默忽略不支持的尺寸fixEndianness按flags推断宽度（B16/B32/B64）对Value.bytes原地交换
性能考虑
- 所有操作都是 constexpr 用于编译时优化
- 字节交换使用高效的位操作
- 无动态内存分配
- 对支持类型的最小运行时开销
参见
与 CLI 的集成
endianness 模块在 CLI 中用于内存扫描操作期间的自动字节序处理。例如，scan 命令利用此模块确保目标值的字节序正确。