FFmpeg源码：AV_RB32宏定义分析

一、AV_RB32宏定义的作用

AV_RB32是FFmpeg源码中经常出现的一个宏，其定义如下：

#ifndef AV_RB32
#   define AV_RB32(p)    AV_RB(32, p)
#endif

该宏定义有多层。把它简化为函数，其函数声明可以等价于：

uint32_t AV_RB32(uint8_t *data);

该函数作用是：按照大端模式 读取形参data指向的缓冲区的前四个字节，并返回。

形参data：输入型参数。指向某个缓冲区。

返回值：按照大端模式 读取到的 "形参data指向的缓冲区的前四个字节"。

二、AV_RB32宏定义的内部实现

FFmpeg源码目录下的libavutil/intreadwrite.h 中存在如下宏定义：

#ifndef AV_RB32
#   define AV_RB32(p)    AV_RB(32, p)
#endif

#ifndef AV_RN32
#   define AV_RN32(p) AV_RN(32, p)
#endif

#   define AV_RB(s, p)    av_bswap##s(AV_RN##s(p))

#   define AV_RN(s, p) (((const union unaligned_##s *) (p))->l)

union unaligned_32 { uint32_t l; } __attribute__((packed)) av_alias;

libavutil/attributes.h 中存在如下宏定义：

#ifdef __GNUC__
#    define AV_GCC_VERSION_AT_LEAST(x,y) (__GNUC__ > (x) || __GNUC__ == (x) && __GNUC_MINOR__ >= (y))
#    define AV_GCC_VERSION_AT_MOST(x,y)  (__GNUC__ < (x) || __GNUC__ == (x) && __GNUC_MINOR__ <= (y))
#else
#    define AV_GCC_VERSION_AT_LEAST(x,y) 0
#    define AV_GCC_VERSION_AT_MOST(x,y)  0
#endif


#define av_alias __attribute__((may_alias))

#ifndef av_always_inline
#if AV_GCC_VERSION_AT_LEAST(3,1)
#    define av_always_inline __attribute__((always_inline)) inline
#elif defined(_MSC_VER)
#    define av_always_inline __forceinline
#else
#    define av_always_inline inline
#endif
#endif

#if AV_GCC_VERSION_AT_LEAST(2,6) || defined(__clang__)
#    define av_const __attribute__((const))
#else
#    define av_const
#endif

所以 # define AV_RB32(p) AV_RB(32, p) 等价于 =>

define AV_RB32(p) av_bswap32(AV_RN(32, p)) 等价于 =>

define AV_RB32(p) av_bswap32((((const union unaligned_32 *) (p))->l))

libavutil/bswap.h 中存在如下宏定义：

#define AV_BSWAP16C(x) (((x) << 8 & 0xff00)  | ((x) >> 8 & 0x00ff))
#define AV_BSWAP32C(x) (AV_BSWAP16C(x) << 16 | AV_BSWAP16C((x) >> 16))

#ifndef av_bswap32
static av_always_inline av_const uint32_t av_bswap32(uint32_t x)
{
    return AV_BSWAP32C(x);
}
#endif

所以AV_BSWAP32C(x) 等价于 =>

(AV_BSWAP16C(x) << 16 | AV_BSWAP16C((x) >> 16)) 等价于 =>

( (((x) << 8 & 0xff00) | ((x) >> 8 & 0x00ff)) << 16 | ((((x) >> 16) << 8 & 0xff00) | (((x) >> 16) >> 8 & 0x00ff)) )

所以

static av_always_inline av_const uint32_t av_bswap32(uint32_t x)
{
    return AV_BSWAP32C(x);
}

等价于 =>

static __attribute__((always_inline)) inline __attribute__((const)) uint32_t av_bswap32(uint32_t x)
{
    return ( (((x) << 8 & 0xff00)  | ((x) >> 8 & 0x00ff)) << 16 | ((((x) >> 16) << 8 & 0xff00)  | (((x) >> 16) >> 8 & 0x00ff)) );
}

所以 AV_RB32(p); 等价于 =>

av_bswap32((((const union unaligned_32 *) (p))->l)); 等价于 =>

( ((((((const union unaligned_32 *) (p))->l)) << 8 & 0xff00)  | (((((const union unaligned_32 *) (p))->l)) >> 8 & 0x00ff)) << 16 | (((((((const union unaligned_32 *) (p))->l)) >> 16) << 8 & 0xff00)  | ((((((const union unaligned_32 *) (p))->l)) >> 16) >> 8 & 0x00ff)) );

三、编写测试例子，测试AV_RB32

main.c :

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


#ifdef __GNUC__
#    define AV_GCC_VERSION_AT_LEAST(x,y) (__GNUC__ > (x) || __GNUC__ == (x) && __GNUC_MINOR__ >= (y))
#    define AV_GCC_VERSION_AT_MOST(x,y)  (__GNUC__ < (x) || __GNUC__ == (x) && __GNUC_MINOR__ <= (y))
#else
#    define AV_GCC_VERSION_AT_LEAST(x,y) 0
#    define AV_GCC_VERSION_AT_MOST(x,y)  0
#endif


#define av_alias __attribute__((may_alias))

#ifndef av_always_inline
#if AV_GCC_VERSION_AT_LEAST(3,1)
#    define av_always_inline __attribute__((always_inline)) inline
#elif defined(_MSC_VER)
#    define av_always_inline __forceinline
#else
#    define av_always_inline inline
#endif
#endif

#if AV_GCC_VERSION_AT_LEAST(2,6) || defined(__clang__)
#    define av_const __attribute__((const))
#else
#    define av_const
#endif


#define AV_BSWAP16C(x) (((x) << 8 & 0xff00)  | ((x) >> 8 & 0x00ff))
#define AV_BSWAP32C(x) (AV_BSWAP16C(x) << 16 | AV_BSWAP16C((x) >> 16))

#ifndef av_bswap32
static av_always_inline av_const uint32_t av_bswap32(uint32_t x)
{
    return AV_BSWAP32C(x);
}
#endif


union unaligned_32 { uint32_t l; } __attribute__((packed)) av_alias;

#   define AV_RN(s, p) (((const union unaligned_##s *) (p))->l)
#   define AV_RB(s, p)    av_bswap##s(AV_RN##s(p))

#ifndef AV_RB32
#   define AV_RB32(p)    AV_RB(32, p)
#endif

#ifndef AV_RN32
#   define AV_RN32(p) AV_RN(32, p)
#endif



int main()
{
    uint8_t *data = (uint8_t *)malloc(sizeof(uint8_t) * 8);
    if(data)
    {
        data[0] = 0x12;
        data[1] = 0x34;
        data[2] = 0x56;
        data[3] = 0x78;
        data[4] = 0x9A;
        data[5] = 0xBC;
        data[6] = 0xDE;
        data[7] = 0xF0;

        printf("%lu\n", AV_RB32(data));
        printf("%lu\n", AV_RB32(data + 4));
        free(data);
	    data = NULL;
    }
    return 0;
}

Linux平台下使用gcc编译（我用的是CentOS 7.5，通过10.2.1版本的gcc编译）。输出为：

由于AV_RB32是按照大端模式读取。而data[0] = 0x12，data[1] = 0x34，data[2] = 0x56，data[3] = 0x78; 所以AV_RB32(data) 的值为0x12345678，换算成10进制就是305419896。

data[4] = 0x9A;data[5] = 0xBC;data[6] = 0xDE;data[7] = 0xF0;所以AV_RB32(data + 4) 的值为0x9ABCDEF0，换算成10进制就是2596069104。

AV_RB32(data) 将宏展开，实际就是：

( ((((((const union unaligned_32 *) (data))->l)) << 8 & 0xff00)  | (((((const union unaligned_32 *) (data))->l)) >> 8 & 0x00ff)) << 16 | (((((((const union unaligned_32 *) (data))->l)) >> 16) << 8 & 0xff00)  | ((((((const union unaligned_32 *) (data))->l)) >> 16) >> 8 & 0x00ff)) )

四、参考文章

《大小端模式》