大端跟小端

补：x86机是小端(修改分区表时要注意)，单片机一般为大端

今天碰一个关于字节顺序的问题,虽然看起来很简单,但一直都没怎么完全明白这个东西,索性就找了下资料,把它弄清楚.

因为现行的计算机都是以八位一个字节为存储单位,那么一个16位的整数,也就是C语言中的short,在内存中可能有两种存储顺序big-endian和 litte-endian.考虑一个short整数0x3132(0x32是低位,0x31是高位),把它赋值给一个short变量,那么它在内存中的存 储可能有如下两种情况:

大端字节(Big-endian):

----------------->>>>>>>>内存地址增大方向

short变量地址

0x1000                         0x1001

_____________________________
|                                    |
| 0x31                          | 0x32
|_______________ | ________________

高位字节在低位字节的前面,也就是高位在内存地址低的一端.可以这样记住(大端->高位->在前->正常的逻辑顺序)

小端字节(little-endian):

----------------->>>>>>>>内存地址增大方向

short变量地址

0x1000                          0x1001

_____________________________
|                                      |
| 0x32                            | 0x31
|________________ | ________________
低位字节在高位字节的前面,也就是低位在内存地址低的一端.可以这样记住(小端->低位->在前->与正常逻辑顺序相反)

可以做个实验

在windows上下如下程序

#include <stdio.h>

#include <assert.h>

void main( void )

{
short test;
FILE* fp;

test = 0x3132; //(31ASIIC码的’1’,32ASIIC码的’2’)

if ((fp = fopen ("c:\\test.txt", "wb")) == NULL)

assert(0);
fwrite(&test, sizeof(short), 1, fp);
fclose(fp);

}

然后在C盘下打开test.txt文件,可以看见内容是21,而test等于0x3132,可以明显的看出来x86的字节顺序是低位在前.如果我们把这段 同样的代码放到(big-endian)的机器上执行,那么打出来的文件就是12.这在本机中使用是没有问题的.但当你把这个文件从一个big- endian机器复制到一个little-endian机器上时就出现问题了.

如上述例子,我们在big-endian的机器上创建了这个test文件,把其复制到little-endian的机器上再用fread读到一个 short里面,我们得到的就不再是0x3132而是0x3231了,这样读到的数据就是错误的,所以在两个字节顺序不一样的机器上传输数据时需要特别小 心字节顺序,理解了字节顺序在可以帮助我们写出移植行更高的代码.

正因为有字节顺序的差别,所以在网络传输的时候定义了所有字节顺序相关的数据都使用big-endian,BSD的代码中定义了四个宏来处理:

#define ntohs(n) //网络字节顺序到主机字节顺序 n代表net, h代表host, s代表short

#define htons(n) //主机字节顺序到网络字节顺序 n代表net, h代表host, s代表short

#define ntohl(n) //网络字节顺序到主机字节顺序 n代表net, h代表host, s代表 long

#define htonl(n) //主机字节顺序到网络字节顺序 n代表net, h代表host, s代表 long

举例说明下这其中一个宏的实现:
#define sw16(x) \
((short)( \
(((short)(x) & (short)0x00ffU) << 8) | \
(((short)(x) & (short)0xff00U) >> 8) ))

这里实现的是一个交换两个字节顺序.其他几个宏类似.

我们改写一下上面的程序

#include <stdio.h>

#include <assert.h>

#define sw16(x) \

((short)( \
(((short)(x) & (short)0x00ffU) << 8) | \
(((short)(x) & (short)0xff00U) >> 8) ))

// 因为x86下面是低位在前,需要交换一下变成网络字节顺序

#define htons(x) sw16(x)

void main( void )

{
short test;
FILE* fp;

test = htons(0x3132); //(31ASIIC码的’1’,32ASIIC码的’2’)
if ((fp = fopen ("c:\\test.txt", "wb")) == NULL)

assert(0);
fwrite(&test, sizeof(short), 1, fp);
fclose(fp);

}

如果在高字节在前的机器上,由于与网络字节顺序一致,所以我们什么都不干就可以了,只需要把#define htons(x) sw16(x)宏替换为 #define htons(x) (x).

一开始我在理解这个问题时,总在想为什么其他数据不用交换字节顺序?比如说我们write一块buffer到文件,最后终于想明白了,因为都是unsigned char类型一个字节一个字节的写进去,这个顺序是固定的,不存在字节顺序的问题,够笨啊..