C 語言面試經典兩題：大小端檢測與字節序轉換

這兩道題目是考察 C 語言底層功力的經典：一是運行時判斷 CPU 字節序 (Endianness)，二是實作高效的字節序轉換 (Byte Swap)。看似簡單，卻能揭示候選人對記憶體模型、位運算、巨集/函式設計的掌握程度。

題目一：判斷大小端

原理：將一個 16 位整數 0x1234 存入記憶體，讀取第一個位元組：

• 若為 0x34 (低位在前) → Little Endian (x86, ARM)
• 若為 0x12 (高位在前) → Big Endian (網路序, PowerPC)

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>

int main(void) {
    uint16_t val = 0x1234;
    uint8_t *p = (uint8_t *)&val;
    if (*p == 0x34) puts("Little Endian");
    else if (*p == 0x12) puts("Big Endian");
    else puts("Unknown");
    return 0;
}

題目二：字節序轉換 (16/32 位)

需求：0x1234 ↔ 0x3412，0x12345678 ↔ 0x78563412。
考點：位運算正確性、型別安全、巨集參數副作用、擴展性。

函式版 (推薦：型別安全、無副作用、可除錯)

#include <stdint.h>

uint16_t bswap16(uint16_t x) {
    return (x << 8) | (x >> 8);
}

uint32_t bswap32(uint32_t x) {
    return (x << 24) | ((x << 8) & 0x00FF0000) |
           ((x >> 8) & 0x0000FF00) | (x >> 24);
}

巨集版 (高效但需極謹慎)

#define BSWAP_16(x) \
    ((uint16_t)((( (uint16_t)(x) & 0x00FF) << 8) | \
                (((uint16_t)(x) & 0xFF00) >> 8)))

#define BSWAP_32(x) \
    ((uint32_t)((( (uint32_t)(x) & 0xFF000000) >> 24) | \
                (((uint32_t)(x) & 0x00FF0000) >> 8)  | \
                (((uint32_t)(x) & 0x0000FF00) << 8)  | \
                (((uint32_t)(x) & 0x000000FF) << 24)))

巨集關鍵防護：

1. 參數多次使用 → 用括號包裹 (x) 防運算優先級錯誤。
2. 強制轉型 (uint16_t)(x) 截斷超寬輸入 (如 0x123490 → 0x3412)。
3. 整個展開式用 (...) 包裹，確保單一表達式語意。
4. 使用 do { ... } while(0) 若需多語句 (此處單表達式足夠)。

測試驗證

int main(void) {
    printf("BSWAP_16(0x1234) = 0x%X\n", BSWAP_16(0x1234));      // 0x3412
    printf("BSWAP_16(0x123490) = 0x%X\n", BSWAP_16(0x123490));  // 0x9034 (截斷)
    printf("bswap32(0x12345678) = 0x%X\n", bswap32(0x12345678)); // 0x78563412
    return 0;
}

實務建議

• 優先使用 標準庫函式：<arpa/inet.h> 的 htons/ntohs/htonl/ntohl (網路編程) 或 <byteswap.h> (GNU 擴展)。
• 現代編譯器 (GCC/Clang/MSVC) 提供內建函式：__builtin_bswap16/32/64，會優化為單條指令 (x86 bswap)，效能最佳。
• 巨集僅在極度追求零開銷、確定編譯器不支援內建時使用。