c++ - 半字节移动

Question

我正在研究一种加密算法，我想知道如何将以下代码更改为更简单的代码以及如何反转此代码。

typedef struct 
{
    unsigned low : 4;
    unsigned high : 4;
} nibles;

static void crypt_enc(char *data, int size)
{
    char last = 0;

    //...

    // Pass 2
    for (i = 0; i < size; i++)
    {
        nibles *n = (nibles *)&data[i];

        n->low = last;
        last = n->high;
        n->high = n->low;
    }
    ((nibles *)&data[0])->low = last;
}

数据是这段代码的输入和输出。

Answer 1

您将每个字节的两个半字节设置为相同的东西，因为您最终将高半字节设置为与低半字节相同。我假设这是一个错误，您的意图是移动数据中的所有半字节，从一个字节转移到另一个字节，然后滚动。 Id est，ABCDEF(半字节顺序从低到高)将变为 FABCDE。如果我说错了，请纠正我。

代码应该是这样的:

static void crypt_enc(char *data, int size)
{
    char last = 0;

    //...

    // Pass 2
    for (i = 0; i < size; i++)
    {
        nibles *n = (nibles *)&data[i];

        unsigned char old_low = n->low;
        n->low = last;
        last = n->high;
        n->high = old_low;
    }
    ((nibles *)&data[0])->low = last;
}

现在还好吗？否。仅当 nibbles 的对齐方式不比 char 的对齐方式更严格时，转换为 nibbles* 才是明确定义的。和 that is not guaranteed (但是，对于 small change ，GCC 会生成具有相同对齐方式的类型)。

就个人而言，我会完全避免这个问题。以下是我的做法:

void set_low_nibble(char& c, unsigned char nibble) {
    // assumes nibble has no bits set in the four higher bits)
    unsigned char& b = reinterpret_cast<unsigned char&>(c);
    b = (b & 0xF0) | nibble;
}

void set_high_nibble(char& c, unsigned char nibble) {
    unsigned char& b = reinterpret_cast<unsigned char&>(c);
    b = (b & 0x0F) | (nibble << 4);
}

unsigned char get_low_nibble(unsigned char c) {
    return c & 0x0F;
}

unsigned char get_high_nibble(unsigned char c) {
    return (c & 0xF0) >> 4;
}

static void crypt_enc(char *data, int size)
{
    char last;

    //...

    // Pass 2
    for (i = 0; i < size; ++i)
    {
        unsigned char old_low = get_low_nibble(data[i]);
        set_low_nibble(data[i], last);
        last = get_high_nibble(data[i]);
        set_high_nibble(data[i], old_low);
    }
    set_low_nibble(data[0], last);
}

反过来就是将“低”变为“高”，反之亦然；滚动到最后一个半字节，而不是第一个；并以相反的方向遍历数据:

for (i = size-1; i >= 0; --i)
{
    unsigned char old_high = get_high_nibble(data[i]);
    set_high_nibble(data[i], last);
    last = get_low_nibble(data[i]);
    set_low_nibble(data[i], old_high);
}
set_high_nibble(data[size-1], last);

如果你愿意，你可以摆脱对临时 last 的所有传输。你只需要保存所有的最后一个半字节，然后直接移动半字节而不使用另一个变量:

last = get_high_nibble(data[size-1]);
for (i = size-1; i > 0; --i) // the last one needs special care
{
    set_high_nibble(data[i], get_low_nibble(data[i]));
    set_low_nibble(data[i], get_high_nibble(data[i-1]));
}
set_high_nibble(data[0], get_low_nibble(data[0]));
set_low_nibble(data[0], last);