位元組序轉換與結構體位域（bit field）值的讀取

最近又遇到了幾年前遇到的問題，標記一下。

對於跨位元組位域(bit field)而言，如果數據傳輸前後環境的位元組序不同（LE->BE,BE->LE），簡單地調用(ntohs/ntohl/htons/htonl)並不能正確讀取位域的值。

例如：

struct _exam_
{
　　unsigned int tag : 6;
　　unsigned int field1 : 3;
　　unsigned int field2 : 7;
　　unsigned int field3 : 11;
　　unsigned int pad :  5;
}Exam;

其中，tag,field2,pad是位元組內位域，field1和field3是跨位元組位域。當這個結構體從某個大端序平臺（例如MIPS,big-endian）通過網路傳送到PC機（little-endian），在pc機上無論調用ntohl與否，直接通過Exam.field3語句都無法獲取正確的值。

解決方案：

(1)調用ntohl，並保存該變數為一個unsigned int。

此時Exam的5個成員將暫時按照地址從高到低的順序排列（正確的情況下，無論BE還是LE，結構體內部的成員都應當按照先後順序，從低地址到高地址排列）。

 unsigned int temp = 0;
 memcpy(&temp, sizeof(temp), &Exam);
 temp = ntohl(temp);  

(2)使用位運算符獲取位域正確值。

經過上一步驟，雖然Exam的成員(將temp內的碼流當作Exam)在記憶體中的排列順序是錯的，但我們將錯就錯。從日常印刷書寫的“邏輯視圖”角度看，Exam.tag在“最左端”(高位)，Exam.pad在“最右端”（低位），且5個位域內的比特順序也是正確的。因此可以直接用移位運算符獲取其中的值。

struct _exam_ ExamWin32;
ExamWin32.tag = temp >> 26;   // 高位全部為0，不必使用位與運算
ExamWin32.field1 = (temp >> 23) & 0x00000007; // 只獲取移位操作結果的低3位。
ExamWin32.field2 =  (temp >> 16) & 0x0000007F; 
ExamWin32.field3 =  (temp >> 5) & 0x000007FF; 
ExamWin32.pad = temp & 0x0000001F;