大端法、小端法、网络字节序

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关于字节序(大端法、小端法)的定义

《UNXI网络编程》定义:术语“小端”和“大端”表示多字节值的哪一端(小端或大端)存储在该值的起始地址。 小端(低位地址端)存在起始地址,即是小端字节序;大端(高位地址端)存在起始地址,即是大端字节序。

 

也可以说:
1.小端法(Little-Endian)就是:低位字节排放在内存的低地址端即该值的起始地址,高位字节排放在内存的高地址端。
2.大端法(Big-Endian)就是:高位字节排放在内存的低地址端即该值的起始地址,低位字节排放在内存的高地址端。

举个简单的例子,对于整形0x12345678。它在大端法和小端法的系统内中,分别如图1所示的方式存放。

大端法、小端法、网络字节序_第1张图片
 

 

网络字节序

我们知道网络上的数据流是字节流,对于一个多字节数值,在进行网络传输的时候,先传递哪个字节?也就是说,当接收端收到第一个字节的时候,它是将这个字节作为高位还是低位来处理呢?
网络字节序定义:收到的第一个字节被当作高位看待,这就要求发送端发送的第一个字节应当是高位。而在发送端发送数据时,发送的第一个字节是该数字在内存中起始地址对应的字节。可见多字节数值在发送前,在内存中数值应该以大端法存放。
网络字节序是大端字节序


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。
主机字节序就是我们平常说的大端和小端模式: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。


比如我们经过网络发送0x12345678这个整形,在80X86平台中,它是以小端法存放的,在发送前需要使用系统提供的htonl将其转换成大端法存放,如图2所示。


 

字节序测试程序

不同cpu平台上字节序通常也不一样,下面写个简单的C程序,它可以测试不同平台上的字节序。

#include <stdio.h>  
#include <netinet/in.h>

typedef struct _TEST
{
    int i1;
    char c1;
    int i2;
} TEST;

int main()  
{  
    int i_num = 0x12345678;

    printf( "i_num: 0x%x\n", i_num );

    // 可以判断大端或小端
    printf("[0]:0x%x\n", *((char *)&i_num + 0));  
    printf("[1]:0x%x\n", *((char *)&i_num + 1));  
    printf("[2]:0x%x\n", *((char *)&i_num + 2));  
    printf("[3]:0x%x\n", *((char *)&i_num + 3));  
   
    i_num = htonl(i_num);
    printf("[0]:0x%x\n", *((char *)&i_num + 0));
    printf("[1]:0x%x\n", *((char *)&i_num + 1));
    printf("[2]:0x%x\n", *((char *)&i_num + 2));
    printf("[3]:0x%x\n", *((char *)&i_num + 3));

    TEST test;
    test.i1 = 0x11223344;
    test.c1 = 0x55;
    test.i2 = 0x66778899;
    printf( "test.i1: 0x%x, test.c1: 0x%x, test.i2: 0x%x\n", 
        test.i1, test.c1, test.i2 );

    test.i1 = htonl(test.i1);
    test.i2 = htonl(test.i2);
    printf( "test.i1: 0x%x, test.c1: 0x%x, test.i2: 0x%x\n", 
        test.i1, test.c1, test.i2 );
    
    return 0;  
}  

在80X86CPU平台上,执行该程序得到如下结果:
i_num: 0x12345678
[0]:0x78
[1]:0x56
[2]:0x34
[3]:0x12
[0]:0x12
[1]:0x34
[2]:0x56
[3]:0x78
test.i1: 0x11223344, test.c1: 0x55, test.i2: 0x66778899
test.i1: 0x44332211, test.c1: 0x55, test.i2: 0x99887766

分析结果,在80X86平台上,系统将多字节中的低位存储在变量起始地址,使用小端法。htonl将i_num转换成网络字节序,可见网络字节序是大端法。

总结点:80X86使用小端法,网络字节序使用大端法。


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