操作系统中的大头小头字节序

网络字节序与主机字节序

 

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(小头):将低序字节存储在起始地址

2. Big endian(大头):将高序字节存储在起始地址

 

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 

 

一般来说,x86 系列CPU 都是little-endian 的字节序,PowerPC 通常是Big endian,还有的CPU 能通过跳线来设置CPU 工作于Little endian 还是Big endian 模式。
解答:
显然,解答这个问题的方法只能是将一个字节(CHAR/BYTE 类型)的数据和一个整型数据存放于同样的内存
开始地址,通过读取整型数据,分析CHAR/BYTE 数据在整型数据的高位还是低位来判断CPU 工作于Little
endian 还是Big endian 模式。得出如下的答案:
typedef unsigned char BYTE;
int main(int argc, char* argv[])
{
unsigned int num,*p;
p = &num;
num = 0;
*(BYTE *)p = 0xff;
if(num == 0xff)
{
printf("The endian of cpu is little\n");
}
else //num == 0xff000000
{
printf("The endian of cpu is big\n");
}
return 0;
}


实现同样的功能,我们来看看Linux 操作系统中相关的源代码是怎么做的:
static union { char c[4]; unsigned long mylong; } endian_test = {{ 'l', '?', '?', 'b' } };

#define ENDIANNESS ((char)endian_test.mylong)
Linux 的内核作者们仅仅用一个union 变量和一个简单的宏定义就实现了一大段代码同样的功能!由以上一段代码我们可以深刻领会到Linux 源代码的精妙之处!(如果ENDIANNESS=’l’表示系统为little endian,为’b’表示big endian )


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