位操作 | 交换数字的字节序

在计算机系统中，数字由一些位(bit)组成，这些位可能是表示一位二进制数(0或1)，也可能是表示更大的整数。当计算机存储一个数字时，它通常会存储为一个字节序列(byte sequence)，即一些连续的字节，每个字节包含8位(bit)。不同类型的数据在内存中存储的字节序可能不同，例如大端序(高位在前)和小端序(低位在前)。当我们需要在两种不同字节序的计算机之间传输数据或者进行网络通信时，我们需要对字节序进行转换。

下面是一种利用位操作交换数字字节序的方法：

#include <stdio.h>

unsigned int swap_endian(unsigned int x)
{
    return (x >> 24) |
           ((x << 8) & 0x00FF0000) |
           ((x >> 8) & 0x0000FF00) |
           (x << 24);
}

int main()
{
    unsigned int x = 0x12345678;
    printf("Original value: 0x%x\n", x);
    x = swap_endian(x);
    printf("Swapped value: 0x%x\n", x);
    return 0;
}

这个函数将输入的无符号整数(x)按照字节序进行交换并返回结果。它使用了四个操作：

1. 右移(x >> 24)将原来的最高位(第一字节)移动到最低位(最后一个字节)。
2. 左移((x << 8) & 0x00FF0000)将原来的次高位(第二字节)移动到原来的最高位。
3. 右移((x >> 8) & 0x0000FF00)将原来的第三字节移动到原来的次高位。
4. 左移(x << 24)将原来的最低字节移动到原来的最高字节。

这些操作在逐步地交换数字的字节序。 可以将这4个操作合并成一个语句，以使代码更简洁：

return ((x << 24) & 0xFF000000) |
       ((x << 8) & 0x00FF0000) |
       ((x >> 8) & 0x0000FF00) |
       ((x >> 24) & 0x000000FF);

这个函数不仅可以用于无符号整数，也可以用于有符号整数。只需将输入和输出类型改为int即可：

int swap_endian(int x)
{
    return ((x << 24) & 0xFF000000) |
           ((x << 8) & 0x00FF0000) |
           ((x >> 8) & 0x0000FF00) |
           ((x >> 24) & 0x000000FF);
}

如果要处理更大的整数(例如long long)，可以使用类似位操作的方法按照字节序进行交换。