字节序解析（附C++代码示例）

字节序是什么意思

字节序（Byte Order）是指计算机中多字节数据类型（如整型、浮点型等）在内存中存储的顺序。

常见的字节序有两种：

1. 大端序（Big-Endian）：数据的高位字节存储在内存的低地址处，低位字节存储在内存的高地址处。类比于数字的书写顺序：高位在前，低位在后。
2. 小端序（Little-Endian）：数据的低位字节存储在内存的低地址处，高位字节存储在内存的高地址处。类比于数字的书写顺序：低位在前，高位在后。

字节序的选择对于数据的解析和传输都非常重要。如果发送方和接收方的字节序不一致，就会导致数据解析错误。因此，在进行跨平台数据交互时，需要明确指定和处理字节序，以确保数据的正确传输和解析。

注：可以在代码中采取条件编译，根据字节序的不同选择不同的成员顺序，以适应不同的字节序要求。这样可以保证在不同的平台上都能正确地解析数据。

不同字节序举例

1. 大端序：
   1. 整数值 0x12345678 在内存中存储为：0x12 0x34 0x56 0x78（由4个字节组成的16进制序列，每个字节都用两个16进制数表示）
   2. 浮点数值3.14在内存中存储为：0x40 0x48 0xf5 0xc3
2. 小端序：
   1. 整数值 0x12345678 在内存中存储为：0x78 0x56 0x34 0x12
   2. 浮点数值 3.14 在内存中存储为：0xc3 0xf5 0x48 0x40

注：不同的处理器架构和操作系统可能采用不同的字节序。例如，x86架构的处理器通常采用小端序，而网络协议常使用大端序。因此，在进行跨平台数据交互时，需要注意字节序的转换和处理，以确保数据的正确传输和解析。

整数字节序转换C++代码示例

使用位操作进行转换

我们定义了两个函数 bigEndianToLittleEndian16 和 bigEndianToLittleEndian32，用于将大端序的 16 位整数和 32 位整数转换为小端序。通过位操作和移位运算，我们可以将字节的顺序进行转换。

#include 
#include 
#include 

// 将一个 16 位整数从大端序转换为小端序
uint16_t bigEndian2LittleEndian16(uint16_t value)
{
    return (value >> 8) | (value << 8);
}

// 将一个 32 位整数从大端序转换为小端序
uint32_t bigEndian2LittleEndian32(uint32_t value)
{
    return ((value & 0xFF000000) >> 24) | ((value & 0x00FF0000) >> 8) | ((value & 0x0000FF00) << 8) | ((value & 0x000000FF) << 24);
}


int main()
{
    uint16_t bigEndian16 = 0x1234;
    uint32_t bigEndian32 = 0x12345678;

    uint16_t littleEndian16 = bigEndian2LittleEndian16(bigEndian16);
    uint32_t littleEndian32 = bigEndian2LittleEndian32(bigEndian32);

    std::cout << "Big Endian 16: 0x" << std::hex << bigEndian16 << std::endl;
    std::cout << "Little Endian 16: 0x" << std::hex << littleEndian16 << std::endl;

    std::cout << "Big Endian 32: 0x" << std::hex << bigEndian32 << std::endl;
    std::cout << "Little Endian 32: 0x" << std::hex << littleEndian32 << std::endl;

    return 0;
}

对应的小端序转为大端序的函数为：

// 将一个 16 位整数从小端序转换为大端序
uint16_t littleEndianToBigEndian16(uint16_t value) {
    return (value >> 8) | (value << 8);
}

// 将一个 32 位整数从小端序转换为大端序
uint32_t littleEndianToBigEndian32(uint32_t value) {
    return ((value & 0xFF000000) >> 24) | ((value & 0x00FF0000) >> 8) |
           ((value & 0x0000FF00) << 8) | ((value & 0x000000FF) << 24);
}

使用boost::endian库进行转换

#include 
#include 

int main()
{
    uint16_t bigEndian16 = 0x1234;
    uint32_t bigEndian32 = 0x12345678;    

    uint16_t littleEndian16 = boost::endian::native_to_little(bigEndian16);
    uint32_t littleEndian32 = boost::endian::native_to_little(bigEndian32);

    std::cout << "Big Endian 16: 0x" << std::hex << bigEndian16 << std::endl;
    std::cout << "Little Endian 16: 0x" << std::hex << littleEndian16 << std::endl;

    std::cout << "Big Endian 32: 0x" << std::hex << bigEndian32 << std::endl;
    std::cout << "Little Endian 32: 0x" << std::hex << littleEndian32 << std::endl;

    return 0;
}

对应的小端序转为大端序的示例为：

uint16_t bigEndian16 = boost::endian::native_to_big(littleEndian16);
uint32_t bigEndian32 = boost::endian::native_to_big(littleEndian32);

使用Poco::ByteOrder类进行转换

#include 
#include 

int main()
{
    uint16_t bigEndian16 = 0x1234;
    uint32_t bigEndian32 = 0x12345678;

    uint16_t littleEndian16 = Poco::ByteOrder::flipBytes(bigEndian16);
    uint32_t littleEndian32 = Poco::ByteOrder::flipBytes(bigEndian32);

    std::cout << "Big Endian 16: 0x" << std::hex << bigEndian16 << std::endl;
    std::cout << "Little Endian 16: 0x" << std::hex << littleEndian16 << std::endl;

    std::cout << "Big Endian 32: 0x" << std::hex << bigEndian32 << std::endl;
    std::cout << "Little Endian 32: 0x" << std::hex << littleEndian32 << std::endl;

    return 0;    
}

对应的小端序转为大端序的示例为：

uint16_t bigEndian16 = Poco::ByteOrder::flipBytes(littleEndian16);
uint32_t bigEndian32 = Poco::ByteOrder::flipBytes(littleEndian32);

其他类型字节序转换

对于非整数类型（如字符串、结构体等），字节序的转换需要更加谨慎和具体情况而定。一般情况下，字符串的字节序转换需要考虑字符编码的影响。

如果你需要对字符串进行字节序转换，可以将字符串转换为字节数组，然后对字节数组进行字节序转换，最后再将字节数组转换回字符串。

字符串

#include 
#include 
#include 
#include 

// 将字符串转换为字节数组std::vector
std::vector<uint8_t> string2Bytes(const std::string& str){
    // str.begin() 返回一个迭代器，指向字符串 str 的起始位置，即第一个字符处。 str.end() 返回一个迭代器，指向字符串 str 结束位置的下一个位置，即字符串末尾之后的位置。在 C++ 中，字符串是一种容器，可以使用迭代器来遍历其中的字符。
    // 使用了迭代器来遍历字符串中的每个字符，并将每个字符转换为 uint8_t 类型后添加到 std::vector 容器中。
    std::vector<uint8_t> bytes(str.begin(), str.end());
    return bytes;
}

// 将字节数组转换为字符串
std::string bytes2String(const std::vector<uint8_t>& bytes){
    std::string str(bytes.begin(), bytes.end());
    return str;
}

// 对字节数组进行字节序转换
void flipBytes(std::vector<uint8_t>& bytes){
    std::reverse(bytes.begin(), bytes.end());    
}


int main()
{
    std::string str = "Hello, World!";
    // 将字符串转换为字节数组
    std::vector<uint8_t> bytes = string2Bytes(str);
    // 对字节数组进行字节序转换
    flipBytes(bytes);
    // 将字节数组转换为字符串
    std::string convertedStr = bytes2String(bytes);

    std::cout << "Original string: " << str << std::endl;
    std::cout << "Converted string: " << convertedStr << std::endl;

    return 0;
}