Little-Endian(小字节序)、BIG-ENDIAN(大字节序)、主机序、网络序

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    字节序分为Little-Endian(小字节序)、BIG-ENDIAN(大字节序)。

    网络序是大字节序。

    主机序根据cpu和操作系统的类型会有Little-Endian(小字节序)、BIG-ENDIAN(大字节序)两种。x86架构的cpu不管操作系统是NT还是unix系的,都是小字节序。而PowerPC 、SPARC和Motorola处理器则很多是大字节序。

    在用C/C++写通信程序时,在发送数据前务必用htonl和htons去把整型和短整型的数据进行从主机字节序到网络字节序的转换,而接收数据后对于整型和短整型数据则必须调用ntohl和ntohs实现从网络字节序到主机字节序的转换。如果通信的一方是JAVA程序、一方是C/C++程序时,则需要在 C/C++一侧使用以上几个方法进行字节序的转换,而JAVA一侧,则不需要做任何处理,因为JAVA字节序与网络字节序都是BIG-ENDIAN,只要 C/C++一侧能正确进行转换即可(发送前从主机序到网络序,接收时反变换)。如果通信的双方都是JAVA,则根本不用考虑字节序的问题了。

 

 

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(低位字节存储在内存中低位地址)符合思维逻辑
2. Big endian:将高序字节存储在起始地址(高位字节存储在内存中低位地址)看起来直观

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   0x23       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

 

1.BIG-ENDIAN、LITTLE-ENDIAN跟多字节类型的数据有关的比如int,short,long型,而对单字节数据byte却没有影响。BIG-ENDIAN就是低位字节排放在内存的高端,高位字节排放在内存的低端。而LITTLE-ENDIAN正好相反。

  比如 int a = 0x05060708

  在BIG-ENDIAN的情况下存放为:

  字节号 0 1 2 3

  数据 05 06 07 08

  在LITTLE-ENDIAN的情况下存放为:

  字节号 0 1 2 3

  数据 08 07 06 05

  2.BIG-ENDIAN、LITTLE-ENDIAN、跟CPU有关的,每一种CPU不是BIG-ENDIAN就是LITTLE- ENDIAN、。IA架构的CPU中是Little-Endian,而PowerPC 、SPARC和Motorola处理器。这其实就是所谓的主机字节序。而网络字节序是指数据在网络上传输时是大头还是小头的,在Internet的网络字节序是BIG-ENDIAN。所谓的JAVA字节序指的是在JAVA虚拟机中多字节类型数据的存放顺序,JAVA字节序也是BIG-ENDIAN。

  3.所以在用C/C++写通信程序时,在发送数据前务必用htonl和htons去把整型和短整型的数据进行从主机字节序到网络字节序的转换,而接收数据后对于整型和短整型数据则必须调用ntohl和ntohs实现从网络字节序到主机字节序的转换。如果通信的一方是JAVA程序、一方是 C/C++程序时,则需要在C/C++一侧使用以上几个方法进行字节序的转换,而JAVA一侧,则不需要做任何处理,因为JAVA字节序与网络字节序都是 BIG-ENDIAN,只要C/C++一侧能正确进行转换即可(发送前从主机序到网络序,接收时反变换)。如果通信的双方都是JAVA,则根本不用考虑字节序的问题了。

  4.如果网络上全部是PowerPC,SPARC和Motorola CPU的主机那么不会出现任何问题,但由于实际存在大量的IA架构的CPU,所以经常出现数据传输错误。

  5.文章开头所提出的问题,就是因为程序运行在X86架构的PC SERVER上,发送数据的一端用C实现的,接收一端是用JAVA实现的,而发送端在发送数据前未进行从主机字节序到网络字节序的转换,这样接收端接收到的是LITTLE-ENDIAN的数据,数据解释自然出错。

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