字节序分析

字节序分析

字节序                                            

字节序分析？

字节序，又称端序，尾序（英语：Endianness）。在计算机科学领域中，字节序是指存放多字节数据的字节（byte）的顺序，典型的情况是整数在内存中的存放方式和网络传输的传输顺序。Endianness有时候也可以用指位序（bit）。

一般而言，字节序指示了一个UCS-2字符的哪个字节存储在低地址。如果LSByte在MSByte的前面，即LSB为低地址，则该字节序是小端序；反之则是大端序。在网络编程中，字节序是一个必须被考虑的因素，因为不同的处理器体系可能采用不同的字节序。在多平台的代码编程中，字节序可能会导致难以察觉的bug。

基本字节序

对于单一的字节（a byte），大部分处理器以相同的顺序处理位元（bit），因此单字节的存放方法和传输方式一般相同。

对于多字节数据，如整数（32位机中一般占4字节），在不同的处理器的存放方式主要有两种，以内存中0x0A0B0C0D（注: 0x前缀代表十六进制。）的存放方式为例，分别有以下几种方式：

大端序                                            

大端序（英：big-endian）或称大尾序。

数据以8bit为单位:

地址增长方向  →
...	0x0A	0x0B	0x0C	0x0D	...

示例中，最高有效位（MSB, Most Significant Byte）是0x0A 存储在最低的内存地址处。下一个字节0x0B存在后面的地址处。正类似于十六进制字节从左到右的阅读顺序。

数据以16bit为单位:

地址增长方向  →
...	0x0A0B	0x0C0D	...

最高的16bit单元0x0A0B存储在低位。

小端序                                              

小端序（英：little-endian）或称小尾序。

数据以8bit为单位:

地址增长方向  →
...	0x0D	0x0C	0x0B	0x0A	...

最低有效位（LSB,Least Significant Byte）是0x0D 存储在最低的内存地址处。后面字节依次存在后面的地址处。

数据以16bit为单位:

地址增长方向  →
...	0x0DOC	0x0BOA	...

最低的16bit单元0xOD0C存储在低位。

更改地址的增长方向:

当更改地址的增长方向，使之由右至左时，表格更具有可阅读性。

←  地址增长方向
...	0x0A	0x0B	0x0C	0x0D	...

最低有效位（LSB）是0x0D 存储在最低的内存地址处。后面字节依次存在后面的地址处。

←  地址增长方向
...	0x0A0B	0x0C0D	...

最低的16bit单元0x0C0D存储在低位。

混合序                                              

混合序（英：middle-endian）具有更复杂的顺序。以PDP-11为例，0x0A0B0C0D被存储为：

32bit在PDP-11的存储方式

地址增长方向  →
...	0x0B	0x0A	0x0D	0x0C	...

可以看作最高的16bit位和低位以大端序存储，但16bit内部以小端存储。

处理器体系                                          

§  x86，MOS Technology 6502，Z80，VAX，PDP-11等处理器为Little endian。

§  Motorola 6800，Motorola 68000，PowerPC 970，System/370，SPARC（除V9外）等处理器为Big endian

§  ARM, PowerPC (除PowerPC 970外), DEC Alpha, SPARC V9, MIPS, PA-RISC and IA64的字节序是可配置的。

网络序                                          

网络传输一般采用大端序，也被称之为网络字节序，或网络序。IP协议中定义大端序为网络字节序。

伯克利socketAPI定义了一组转换函数，用于16和32bit整数在网络序和本机字节序之间的转换。htonl，htons用于本机序转换到网络序；ntohl，ntohs用于网络序转换到本机序。

位序                                         

一般用于描述串行设备的传输顺序。网络协议中只有数据链路层的底端会涉及到。

小端序（先传低位）的串行协议

§  RS-232

§  RS-422

§  RS-485

§  USB

大端序（先传高位）的串行协议

§  I2C协议

§  SPI协议

§  摩尔斯电码

§  以太网