问:字节序是什么?
答:指字节在内存中存储的顺序。比如一个int32_t类型的数值占用4个字节,这4个字节在内存中的排列顺序就是字节序。字节序有两种:
(1)小端字节序(Little endinan),数值低位存储在内存的低地址,高位存储在内存的高地址;
(2)大端字节序(Big endian),数值高位存储在内存的低地址,低位存储在内存的高地址。
为什么要有大端字节序和小端字节序
计算机电路先处理低位字节,效率比较高,因为计算都是从低位开始的,所以计算机的内部处理大都是小端字节序。
我们还是习惯大端字节序。所以,除了计算机的内部处理,其他场合几乎都是大端字节序,比如网络传输和文件储存等。
网络字节序:
字节序其实是指主机字节序,即主机字节序既包括小端字节序,又包括大端字节序。它与具体的CPU类型、操作系统类型等有关。
网络字节序是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。
网络字节序采用大端字节序。
网络字节序,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:
主机字节序,即CPU存储数据时采用的字节顺序。不同的CPU设计时采用的字节序是不同的,谈到字节序的问题,必然牵涉到两大CPU派系。那就是Motorola的PowerPC系列CPU和Intel的x86与x86_64(该指令集由AMD率先设计推出)系列CPU。PowerPC系列采用big endian方式存储数据,而x86与x86_64系列则采用little endian方式存储数据。平常大多数PC与服务器如果使用的是Intel与AMD CPU,一般都是little endian。
网络字节序与主机字节序的相互转换
常用系统调用
Linux socket网络编程中,经常会使用下面四个C标准库函数进行字节序间的转换。
#include <arpa/inet.h>
uint32_t htonl(uint32_t hostlong); //把uint32_t类型从主机序转换到网络序
uint16_t htons(uint16_t hostshort); //把uint16_t类型从主机序转换到网络序
uint32_t ntohl(uint32_t netlong); //把uint32_t类型从网络序转换到主机序
uint16_t ntohs(uint16_t netshort); //把uint16_t类型从网络序转换到主机序
64位数值的转换
现在如果需要对64位类型数据进行主机字节序与网络字节序的转换,没有现成系统API可用,可以通过下面两种方法进行转换:
使用移位:
//主机序转网络序
unsigned long long htonll(unsigned long long val)
{
if(__BYTE_ORDER == __LITTLE_ENDIAN)
{
return (((unsigned long long )htonl((int)((val << 32) >> 32))) << 32) | (unsigned int)htonl((int)(val >> 32));
}
else if (__BYTE_ORDER == __BIG_ENDIAN)
{
return val;
}
}
//网络序转主机序
unsigned long long ntohll(unsigned long long val)
{
if (__BYTE_ORDER == __LITTLE_ENDIAN)
{
return (((unsigned long long )ntohl((int)((val << 32) >> 32))) << 32) | (unsigned int)ntohl((int)(val >> 32));
}
else if (__BYTE_ORDER == __BIG_ENDIAN)
{
return val;
}
}
使用联合体union
根据联合体的特性:联合中所有成员引用的是内存中相同的位置,其长度为最长成员的长度。
typedef struct {
unsigned int u32_h;
unsigned int u32_l;
}Int64_t;
typedef union {
unsigned long long u64;
Int64_t st64;
}Convert64_t;
//主机序转网络序
unsigned long long htonll(unsigned long long val)
{
if (__BYTE_ORDER == __LITTLE_ENDIAN)
{
Convert64_t box_in, box_out;
box_in.u64 = val;
box_out.st64.u32_h = htonl(box_in.st64.u32_l);
box_out.st64.u32_l = htonl(box_in.st64.u32_h);
return box_out.u64;
}
else if (__BYTE_ORDER == __BIG_ENDIAN)
{
return val;
}
}
//网络序转主机序
unsigned long long ntohll(unsigned long long val)
{
if (__BYTE_ORDER == __LITTLE_ENDIAN)
{
Convert64_t box_in, box_out;
box_in.u64 = val;
box_out.st64.u32_h = ntohl(box_in.st64.u32_l);
box_out.st64.u32_l = ntohl(box_in.st64.u32_h);
return box_out.u64;
}
else if(__BYTE_ORDER == __BIG_ENDIAN)
{
return val;
}
}
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