c# - ASM 中小端到大端的快速转换

Question

我在 C# 中有一个 uint-types 数组，在检查程序是否在 little-endian 机器上运行后，我想将数据转换为 big-endian 类型。因为数据量可能会变得非常大但总是均匀的，所以我在考虑将两种 uint 类型视为 ulong 类型，以获得更好的性能并在 ASM 中对其进行编程，所以我正在寻找一个非常快（如果可能的话最快) 汇编器算法将小端转换为大端。

Answer 1

对于大量数据，bswap指令（在 Visual C++ 中的_byteswap_ushort、_byteswap_ulong和_byteswap_uint64内在函数下可用）是要走的路。这甚至会胜过手写组装。这些在没有 P/Invoke 的纯 C# 中不可用，因此：

1. 仅当您有大量数据要进行字节交换时才使用此选项。
2. 您应该认真考虑在托管 C++ 中编写最低级别的应用程序 I/O，这样您就可以在将数据放入托管数组之前进行交换。您已经必须编写一个 C++ 库，因此不会有太多损失，并且您可以回避所有与 P/Invoke 相关的性能问题，以便在大型数据集上运行低复杂度算法。

PS：很多人不知道字节交换内在函数。它们的性能令人惊讶，对于浮点数据更是如此，因为它将它们作为整数处理。如果不为每个单字节交换用例手动编码寄存器负载，就无法击败它，如果您尝试这样做，您可能会在优化器中受到比您所接受的更大的打击。

Answer 2

您可能想简单地重新考虑问题，这不应该是一个瓶颈。采用朴素算法（用 CLI 汇编编写，只是为了好玩）。假设我们想要的数字是本地数字 0

LDLOC 0
SHL 24
LDLOC 0
LDC.i4 0x0000ff00
SHL 8
OR
LDLOC 0
LDC.i4 0x00ff0000
SHL.UN 8
OR
LDLOC 0
SHL.UN 24
OR

每个数字最多有 13 条 (x86) 汇编指令（而且解释器很可能会通过使用聪明的寄存器变得更加智能）。没有比这更天真的了。

现在，将其与成本进行比较

• 加载数据（包括您正在使用的任何外围设备！）
• 数据处理（例如进行比较）
• 输出结果（无论是什么）

如果每个数字 13 条指令占您执行时间的很大一部分，那么您正在执行一项非常高性能的任务，并且应该以正确的格式输入！您也可能不会使用托管语言，因为您希望对数据缓冲区和其他内容进行更多控制，并且不需要额外的数组边界检查。

如果该数据数组来自网络，我希望管理套接字的成本比单纯的字节顺序翻转要高得多，如果它来自磁盘，请考虑在执行此程序之前进行预翻转。

Answer 3

我正在考虑将两种 uint 类型视为 ulong 类型

好吧，这也会交换两个 uint 值，这可能是不可取的......

您可以在不安全模式下尝试一些 C# 代码，这实际上可能表现得足够好。像：

public static unsafe void SwapInts(uint[] data) {
   int cnt = data.Length;
   fixed (uint* d = data) {
      byte* p = (byte*)d;
      while (cnt-- > 0) {
         byte a = *p;
         p++;
         byte b = *p;
         *p = *(p + 1);
         p++;
         *p = b;
         p++;
         *(p - 3) = *p;
         *p = a;
         p++;
      }
   }
}

在我的计算机上，吞吐量约为每秒 2 GB。