socket网络字节序以及大端序小端序

不同CPU中，4字节整数1在内存空间的存储方式是不同的。4字节整数1可用2进制表示如下：00000000 00000000 00000000 00000001
有些CPU以上面的顺序存储到内存，另外一些CPU则以倒序存储，如下所示：00000001 00000000 00000000 00000000
若不考虑这些就收发数据会发生问题，因为保存顺序的不同意味着对接收数据的解析顺序也不同。大端序和小端序
CPU向内存保存数据的方式有两种：大端序（Big Endian）：高位字节存放到低位地址（高位字节在前）。
小端序（Little Endian）：高位字节存放到高位地址（低位字节在前）。

仅凭描述很难解释清楚，不妨来看一个实例。假设在 0x20 号开始的地址中保存4字节 int 型数据 0x12345678，大端序CPU保存方式如下图所示：

图1：整数 0x12345678 的大端序字节表示

对于大端序，最高位字节 0x12 存放到低位地址，最低位字节 0x78 存放到高位地址。小端序的保存方式如下图所示：

图2：整数 0x12345678 的小端序字节表示
不同CPU保存和解析数据的方式不同（主流的Intel系列CPU为小端序），小端序系统和大端序系统通信时会发生数据解析错误。因此在发送数据前，要将数据转换为统一的格式——网络字节序（Network Byte Order）。网络字节序统一为大端序。主机A先把数据转换成大端序再进行网络传输，主机B收到数据后先转换为自己的格式再解析。网络字节序转换函数
在 sockaddr_in 结构体，其中就用到了网络字节序转换函数，如下所示：

//创建sockaddr_in结构体变量
struct sockaddr_in serv_addr;
memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr)); //每个字节都用0填充
serv_addr.sin_family = AF_INET; //使用IPv4地址
serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); //具体的IP地址
serv_addr.sin_port = htons(1234); //端口号

htons() 用来将当前主机字节序转换为网络字节序，其中h
代表主机（host）字节序，n
代表网络（network）字节序，s
代表short，htons 是 h、to、n、s 的组合，可以理解为”将short型数据从当前主机字节序转换为网络字节序“。常见的网络字节转换函数有：htons()：host to network short，将short类型数据从主机字节序转换为网络字节序。
ntohs()：network to host short，将short类型数据从网络字节序转换为主机字节序。
htonl()：host to network long，将long类型数据从主机字节序转换为网络字节序。
ntohl()：network to host long，将long类型数据从网络字节序转换为主机字节序。

通常，以s
为后缀的函数中，s
代表2个字节short，因此用于端口号转换；以l
为后缀的函数中，l
代表4个字节的long，因此用于IP地址转换。举例说明上述函数的调用过程：

#include 
#include 
#include 
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")
int main(){
unsigned short host_port = 0x1234, net_port;
unsigned long host_addr = 0x12345678, net_addr;

net_port = htons(host_port);
net_addr = htonl(host_addr);

printf("Host ordered port: %#x\n", host_port);
printf("Network ordered port: %#x\n", net_port);
printf("Host ordered address: %#lx\n", host_addr);
printf("Network ordered address: %#lx\n", net_addr);
system("pause");
return 0;
}

运行结果：
Host ordered port: 0x1234
Network ordered port: 0x3412
Host ordered address: 0x12345678
Network ordered address: 0x78563412

另外需要说明的是，sockaddr_in 中保存IP地址的成员为32位整数，而我们熟悉的是点分十进制表示法，例如 127.0.0.1，它是一个字符串，因此为了分配IP地址，需要将字符串转换为4字节整数。inet_addr() 函数可以完成这种转换。inet_addr() 除了将字符串转换为32位整数，同时还进行网络字节序转换。请看下面的代码：

#include 
#include 
#include 
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")

int main(){
char *addr1 = "1.2.3.4";
char *addr2 = "1.2.3.256";

unsigned long conv_addr = inet_addr(addr1);
if(conv_addr == INADDR_NONE){
puts("Error occured!");
}else{
printf("Network ordered integer addr: %#lx\n", conv_addr);
}

conv_addr = inet_addr(addr2);
if(conv_addr == INADDR_NONE){
puts("Error occured!");
}else{
printf("Network ordered integer addr: %#lx\n", conv_addr);
}

system("pause");
return 0;
}

运行结果：
Network ordered integer addr: 0x4030201
Error occured!从运行结果可以看出，inet_addr() 不仅可以把IP地址转换为32位整数，还可以检测无效IP地址。注意：为 sockaddr_in 成员赋值时需要显式地将主机字节序转换为网络字节序，而通过 write()/send() 发送数据时TCP协议会自动转换为网络字节序，不需要再调用相应的函数。