• 字节序--大端字节序和小端


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    学了这么多年C语言、C++、VC、MFC,但却从来没有认真研究过各种数据类型在内存中是如何存储的。感觉自己一直在弄的都是皮毛,没有触及真正核心的东西。直到昨天,重新翻看谭浩强老师经典的《C程序设计(第三版)》,在“第十四章 常见错误和程序调试”中有一个例子是这样的:

    1     int a=3;
    2     float b=4.5;
    3     printf("%f %d",a,b);

      输出的结果是这样的:

      为什么会是这样的结果呢?让我们看一看a和b在内存中的存储方式吧?

      int 和 long 一样,按 2 的补码、低位字节在前的形式存储于 4 个字节中;

      float 按 IEEE 754 单精度数的形式存储于 4 个字节中;

      double 按 IEEE 754 双精度数的形式存储于 8 个字节中。

      a是int型的,在内存中占4个字节,在内存中的存储方式:

      地址:0x0012ff7c  0x0012ff7d  0x0012ff7e  0x0012ff7f

      数值:  03      00       00       00

      b是float型的,在内存中占4个字节,在内存中的存储方式:

      地址:0x0012ff70  0x0012ff71  0x0012ff72  0x0012ff73

      数值:  00      00       90       40

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    package main
    
    import (
      "log"
      "bytes"
      "encoding/binary"
    )
    
    //整形转换成字节
    func IntToBytes(n int) []byte {
      x := int32(n)
      bytesBuffer := bytes.NewBuffer([]byte{})
      binary.Write(bytesBuffer, binary.LittleEndian, x)
      return bytesBuffer.Bytes()
    }
    
    func bytes2Int(b []byte) int {
      bytesBuffer := bytes.NewBuffer(b)
      var tmp uint32
      err := binary.Read(bytesBuffer, binary.BigEndian, &tmp)
      if err != nil {
        log.Println("[]byte 2 int err:", err)
        return 0
      }
      return int(tmp)
    
    }
    
    func float64ToByte(f float32) []byte {
        var buf bytes.Buffer
        err := binary.Write(&buf, binary.BigEndian, f)
        if err != nil {
            log.Println("binary.Write failed:", err)
        }
        return buf.Bytes()
    }
    
    func main() {
      var a int 
      a = 36928
      log.Println(IntToBytes(a))
    
      var b,c,d float32
      b =1.251
      log.Println(float64ToByte(b))
      c = 4.5 
    log.Println(float64ToByte(c))
      log.Println("a:", bytes2Int(float64ToByte(c)))
      d = 17.625
    log.Printf("%x",float64ToByte(d))
    }
    

      

    c代码:

    C Function to Convert float to byte array

    #include <stdio.h>
    int main(void) {
      int ii;
      union {
        float a;
        unsigned char bytess[4];
        int b;
      } thing;
    
      thing.a = 4.5;
      for (ii=0; ii<4; ii++)
        printf ("byte %d is %02x
    ", ii, thing.bytess[ii]);
    
      printf("%d
    ", thing.b);
      return 0;
    }
    

      

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    主机字节序

    主机字节序模式有两种,大端数据模式和小端数据模式,在网络编程中应注意这两者的区别,以保证数据处理的正确性;例如网络的数据是以大端数据模式进行交互,而我们的主机大多数以小端模式处理,如果不转换,数据会混乱 参考 ;一般来说,两个主机在网络通信需要经过如下转换过程:主机字节序 —> 网络字节序 -> 主机字节序

    大端小端区别

    大端模式:Big-Endian就是高位字节排放在内存的低地址端,低位字节排放在内存的高地址端
    低地址 --------------------> 高地址
    高位字节                     地位字节
    小端模式:Little-Endian就是低位字节排放在内存的低地址端,高位字节排放在内存的高地址端
    低地址 --------------------> 高地址
    低位字节                     高位字节

    什么是高位字节和低位字节

    例如在32位系统中,357转换成二级制为:00000000 00000000 00000001 01100101,其中

    00000001 | 01100101 
    高位字节     低位字节

    int和byte转换

    在go语言中,byte其实是uint8的别名,byte 和 uint8 之间可以直接进行互转。目前来只能将0~255范围的int转成byte。因为超出这个范围,go在转换的时候,就会把多出来数据扔掉;如果需要将int32转成byte类型,我们只需要一个长度为4的[]byte数组就可以了

    大端模式下

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    func f2() {
        var v2 uint32
        var b2 [4]byte
        v2 = 257
        // 将 257转成二进制就是
        // | 00000000 | 00000000 | 00000001 | 00000001 |
        // | b2[0]    | b2[1]    | b2[2]    | b2[3]    | // 这里表示b2数组每个下标里面存放的值
        // 这里直接使用将uint32强转成uint8
        // | 00000000 0000000 00000001 | 00000001  直接转成uint8后等于 1
        // |---这部分go在强转的时候扔掉---|
        b2[3] = uint8(v2)
        // | 00000000 | 00000000 | 00000001 | 00000001 | 右移8位 转成uint8后等于 1
        // 下面是右移后的数据
        // |          | 00000000 | 00000000 | 00000001 |
        b2[2] = uint8(v2 >> 8)
        // | 00000000 | 00000000 | 00000001 | 00000001 | 右移16位 转成uint8后等于 0
        // 下面是右移后的数据
        // |          |          | 00000000 | 00000000 |
        b2[1] = uint8(v2 >> 16)
        // | 00000000 | 00000000 | 00000001 | 00000001 | 右移24位 转成uint8后等于 0
        // 下面是右移后的数据
        // |          |          |          | 00000000 |
        b2[0] = uint8(v2 >> 24)
        fmt.Printf("%+v ", b2)
        // 所以最终将uint32转成[]byte数组输出为
        // [0 0 1 1]
    }

      小端模式下

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    // 在上面我们讲过,小端刚好和大端相反的,所以在转成小端模式的时候,只要将[]byte数组的下标首尾对换一下位置就可以了
    func f3() {
      var v3 uint32
      var b3 [4]byte
      v3 = 257
      // 将 256转成二进制就是
      // | 00000000 | 00000000 | 00000001 | 00000001 |
      // | b3[0]  | b3[1]  | b3[2]  | [3]   | // 这里表示b3数组每个下标里面存放的值
      // 这里直接使用将uint32l强转成uint8
      // | 00000000 0000000 00000001 | 00000001 直接转成uint8后等于 1
      // |---这部分go在强转的时候扔掉---|
      b3[0] = uint8(v3)
      // | 00000000 | 00000000 | 00000001 | 00000001 | 右移8位 转成uint8后等于 1
      // 下面是右移后的数据
      // |     | 00000000 | 00000000 | 00000001 |
      b3[1] = uint8(v3 >> 8)
      // | 00000000 | 00000000 | 00000001 | 00000001 | 右移16位 转成uint8后等于 0
      // 下面是右移后的数据
      // |     |     | 00000000 | 00000000 |
      b3[2] = uint8(v3 >> 16)
      // | 00000000 | 00000000 | 00000001 | 00000001 | 右移24位 转成uint8后等于 0
      // 下面是右移后的数据
      // |     |     |     | 00000000 |
      b3[3] = uint8(v3 >> 24)
      fmt.Printf("%+v ", b3)
      // 所以最终将uint32转成[]byte数组输出为
      // [1 1 0 0 ]
    }
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