字节对齐与字节顺序及其处理

字节对齐

问题引入：

在写网络间进程通讯时，定义一个结构体用于发送，发现两个问题：

1. 每个结构体前都加入#pragma pack (push,1)，结尾加#pragma pack(pop) ，去掉后，sizeof()该结构体总字节数会变化。
2. 结构体内成员的类型为uint8_t，uint16_t等。
   例子：

typedef struct{
	uint16_t one;
	uint32_t two;
	uint8_t three;
}Test

sizeof(Test)应该是16+32+8=56.，但他实际却为64。
这就是因为字节对齐。

原因及其处理

CPU在内存中寻址的最小单位是byte(字节)，而1个byte等于8个bit(比特)，为了提高CPU在内存中的存取数据的效率，CPU会按块操作，块的大小可能是1，2，4，8等等字节，这个大小就是字节对齐的边界，会直接影响到数据在内存的存储方式。
而块的大小由编译器和操作系统决定，通常32位系统默认4字节，在64位系统，默认8字节。所以，编译器会按默认的字节对齐为单位分配存储空间，如果不足，会自动补充空白的字节，因此导致结构体大小不一致。

因此，上述例子中，编译器选择的是uint16_t为单位，而不是uint8_t。从而使得16+32+16=64。

解决方法：不让编译器去设置字节对齐单位，而是手动设置字节对齐单位。通过：

#pragma  pack (push,1)  //把原来对齐方式设置压栈，并设新的对齐方式设置为一个字节对齐（能保留之前的对齐方式，这个更好）
...
#pragma pack(pop)   //恢复对齐状态
或
#pragma pack (n)     //让编译器按照n个字节对齐。
...
#pragma pack ()       //取消自定义字节对齐方式。

手动将对齐单位设为1字节。

字节顺序

问题引入：

利用socket网络进程间传输数据时，发送0xA5AA，结果接收端接收的是0xAA 0xA5，顺序出了问题。

原因及其处理

数据是以字节为单位存放的，所以就存在将数据按怎样的顺序存放的问题。两种方式。大端和小端。
以0xA5AA为例子，数据的高位是A5，低位是AA。

• 大端序：指数据的低位保存在高地址，数据的高位保存在低地址。
  地址从低到高，则0xA5AA存放为0xA5 0xAA。
• 小端序：数据的低位保存在低地址，数据的高位保存在高地址。
  地址从低到高，则0xA5AA存放为0xAA 0xA5。

TCP/IP协议中规定了网络字节序为大端序（规定接收到得第一个字节是高字节，存放到低地址，所以发送时会首先去低地址取数据的高字节。）
因此发送数据时，需要将主机字节序转换为网络字节序，而在接收端同样需要将网络字节序转换为主机字节序。
NBO : 网络字节序
HBO : 主机字节序

转换函数：

linux的头文件 : #include 

htons() : 由主机字节序转换为网络字节序的16位整数值。(host to net short)
ntohs() : 由网络字节序转换为主机字节序的16位整数值。
htonl () : 由主机字节序转换为网络字节序的32位整数值。(host to net long)
ntohl () : 由网络字节序转换为主机字节序的32位整数值。  

或

#include 

htobe64(uint64_t host_64bits) :64字节主机转网络(大端)
htole64(uint64_t host_64bits);64字节主机转小端
be64toh(uint64_t big_endian_64bits) :64字节网络转主机
le64toh(uint64_t little_endian_64bits) ;64字节小端转主机
数字可为64，32，16，8

在实际中：
多字节数据包，IP地址，端口等需要进行处理。