• 关于网络字节序和主机字节序


    我们在进行网络编程的时候,有时候会遇到字节序转换的问题,为什么呢?因为我们都知道计算机对于数据的存储有两种方式,一种是大端模式,一种是小端模式,但是我们数据在网络上传输都是大端模式,这是为了统一。

    当我们发送端主机是小端模式时,我们要将主机的小端模式的字节序转换成网络的大端模式

    当我们接收端主机是小端模式时,我们要将网络的大端模式转换为接收端主机的小端模式

    当我们发送端主机是大端模式时,我们无需进行转换

    当我们接收端主机是大端模式时,我们也无需进行转换

    htonl() 将主机字节序转换为网络字节序 long
    ntohl() 将网络字节序转换为主机字节序 long

    htons() 将主机字节序转换为网络字节序 short
    ntohs() 将网络字节序转换为主机字节序 short

    在使用little endian的系统中 这些函数会把字节序进行转换 
    在使用big endian类型的系统中 这些函数会定义成空宏

    所以不要管主机到底是什么字节序,你只要转换即可,即使用htonl()。。。这些函数,如果你的机子是大端模式的话,那么这些函数反正就是空的宏定义,所以这样子的话,你无须关心,你自己的机子到底是大端的还是小端的。

    详解请看下面:

    不同的CPU有不同的字节序类型 这些字节序是指整数在内存中保存的顺序 这个叫做主机序 
    最常见的有两种:
    1. Little endian:将低序字节存储在起始地址 
    2. Big endian:将高序字节存储在起始地址 

    LE little-endian 
    最符合人的思维的字节序 
    地址低位存储值的低位 
    地址高位存储值的高位 
    怎么讲是最符合人的思维的字节序,是因为从人的第一观感来说 
    低位值小,就应该放在内存地址小的地方,也即内存地址低位 
    反之,高位值就应该放在内存地址大的地方,也即内存地址高位 

    BE big-endian 
    最直观的字节序 
    地址低位存储值的高位 
    地址高位存储值的低位 
    为什么说直观,不要考虑对应关系 
    只需要把内存地址从左到右按照由低到高的顺序写出 
    把值按照通常的高位到低位的顺序写出 
    两者对照,一个字节一个字节的填充进去

     

    例子:在内存中双字0x01020304(DWORD)的存储方式 

    内存地址 
    4000 4001 4002 4003 
    LE 04 03 02 01 
    BE 01 02 03 04 

    例子:如果我们将0x1234abcd写入到以0x0000开始的内存中,则结果为 
    big-endian little-endian 
    0x0000 0x12 0xcd 
    0x0001 0x34 0xab 
    0x0002 0xab 0x34 
    0x0003 0xcd 0x12 
    x86系列CPU都是little-endian的字节序.

     

    网络字节顺序是TCP/IP中规定好的一种数据表示格式,它与具体的CPU类型、操作系统等无关,从而可以保证数据在不同主机之间传输时能够被正确解释。网络字节顺序采用big endian排序方式。 

    为了进行转换 bsd socket提供了转换的函数 有下面四个 
    htons 把unsigned short类型从主机序转换到网络序 
    htonl 把unsigned long类型从主机序转换到网络序 
    ntohs 把unsigned short类型从网络序转换到主机序 
    ntohl 把unsigned long类型从网络序转换到主机序 

    在使用little endian的系统中 这些函数会把字节序进行转换 
    在使用big endian类型的系统中 这些函数会定义成空宏 

    同样 在网络程序开发时 或是跨平台开发时 也应该注意保证只用一种字节序 不然两方的解释不一样就会产生bug.

     

    注: 
    1、网络与主机字节转换函数:htons ntohs htonl ntohl (s 就是short l是long h是host n是network)


    2、不同的CPU上运行不同的操作系统,字节序也是不同的,参见下表。 
    处理器 操作系统 字节排序 
    Alpha 全部 Little endian 
    HP-PA NT Little endian 
    HP-PA UNIX Big endian 
    Intelx86 全部 Little endian <-----x86系统是小端字节序系统 
    Motorola680x() 全部 Big endian 
    MIPS NT Little endian 
    MIPS UNIX Big endian 
    PowerPC NT Little endian 
    PowerPC 非NT Big endian <-----PPC系统是大端字节序系统 
    RS/6000 UNIX Big endian 
    SPARC UNIX Big endian 
    IXP1200 ARM核心 全部 Little endian

    3.字节顺序是指占内存多于一个字节类型的数据在内存中的存放顺序,通常有小端、大端两种字节顺序。小端字节序指低字节数据存放在内存低地址处,高字节数据存 放在内存高地址处;大端字节序是高字节数据存放在低地址处,低字节数据存放在高地址处。基于X86平台的PC机是小端字节序的,而有的嵌入式平台则是大端 字节序的。 
    因而对int、uint16、uint32等多于1字节类型的数据,在这些嵌入式平台上应该变换其存储顺序。通常我们认为,在空中传输的字节的 顺序即网络字节序为标准顺序,考虑到与协议的一致以及与同类其它平台产品的互通,在程序中发数据包时,将主机字节序转换为网络字节序,收数据包处将网络字 节序转换为主机字节序

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