关于字节序的讨论

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#c/c++ #操作系统 #嵌入式

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字节序，顾名思义就是字节存放的顺序

字节序分为两种：

BIG-ENDIAN----大字节序

LITTLE-ENDIAN----小字节序

BIG-ENDIAN、LITTLE-ENDIAN与多字节类型的数据有关的比如int,short,long型，而对单字节数据byte却没有影响。

BIG-ENDIAN就是最低地址存放最高有效字节。

LITTLE-ENDIAN是最低地址存放最低有效字节。即常说的低位在先，高位在后。

Java中int类型占4个字节，一定要是“多字节类型的数据”才有字节序问题，汉字编码也有这个问题。请看下面4字节的例子：

　　比如 int a = 0x05060708

　　在BIG-ENDIAN的情况下存放为：

　　低地址------->高地址

　　字节号: 第0字节,第1字节,第2字节,第3字节

　　数据: 05 ， 06 ， 07 ， 08

　　在LITTLE-ENDIAN的情况下存放为：

　　低地址------->高地址

　　字节号: 第0字节,第1字节,第2字节,第3字节

　　数据: 08 ， 07 ， 06 ， 05

JAVA字节序:

指的是在JAVA虚拟机中多字节类型数据的存放顺序，JAVA字节序也是BIG-ENDIAN。

主机字节序:

Intel的x86系列CPU是Little-Endian，而PowerPC 、SPARC和Motorola处理器是BIG-ENDIAN。

ARM同时支持 big和little，实际应用中通常使用little endian。是BIG-ENDIAN还是LITTLE-ENDIAN的跟CPU有关的，每一种CPU不是BIG-ENDIAN就是LITTLE-ENDIAN。

网络字节序：

4个字节的32 bit值以下面的次序传输：首先是0～7bit，其次8～15bit，然后16～23bit，最后是24~31bit。这种传输次序称作大端字节序（BIG-ENDIAN）。 TCP/IP首部中所有的二进制整数在网络中传输时都要求以这种次序。

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

所以在用C/C++写通信程序时，在发送数据前务必用htonl和htons去把整型和短整型的数据进行从主机字节序到网络字节序的转换，而接收数据后对于整型和短整型数据则必须调用ntohl和ntohs实现从网络字节序到主机字节序的转换。如果通信的一方是JAVA程序、一方是C/C++程序时，则需要在C/C++一侧使用以上几个方法进行字节序的转换，而JAVA一侧，则不需要做任何处理，因为JAVA字节序与网络字节序都是BIG-ENDIAN，只要C/C++一侧能正确进行转换即可（发送前从主机序到网络序，接收时反变换）。如果通信的双方都是JAVA，则根本不用考虑字节序的问题了。

java中转换字节序

方案一：通过ByteBuffer实现

方案二：自己写代码实现

Java代码

package com.xxx;
/**
* 通信格式转换
*
* Java和一些windows编程语言如c、c++、delphi所写的网络程序进行通讯时，需要进行相应的转换高、低字节之间的转换
* windows的字节序为低字节开头 linux,unix的字节序为高字节开头 java则无论平台变化，都是高字节开头
*/
public class FormatTransfer {
/**
* 将int转为低字节在前，高字节在后的byte数组
*
* @param n
* int
* @return byte[]
*/
public static byte[] toLH(int n) {
byte[] b = new byte[4];
b[0] = (byte) (n & 0xff);
b[1] = (byte) (n >> 8 & 0xff);
b[2] = (byte) (n >> 16 & 0xff);
b[3] = (byte) (n >> 24 & 0xff);
return b;
}
/**
* 将int转为高字节在前，低字节在后的byte数组
*
* @param n
* int
* @return byte[]
*/
public static byte[] toHH(int n) {
byte[] b = new byte[4];
b[3] = (byte) (n & 0xff);
b[2] = (byte) (n >> 8 & 0xff);
b[1] = (byte) (n >> 16 & 0xff);
b[0] = (byte) (n >> 24 & 0xff);
return b;
}
/**
* 将short转为低字节在前，高字节在后的byte数组
*
* @param n
* short
* @return byte[]
*/
public static byte[] toLH(short n) {
byte[] b = new byte[2];
b[0] = (byte) (n & 0xff);
b[1] = (byte) (n >> 8 & 0xff);
return b;
}
/**
* 将short转为高字节在前，低字节在后的byte数组
*
* @param n
* short
* @return byte[]
*/
public static byte[] toHH(short n) {
byte[] b = new byte[2];
b[1] = (byte) (n & 0xff);
b[0] = (byte) (n >> 8 & 0xff);
return b;
}
/**
* 将将int转为高字节在前，低字节在后的byte数组 public static byte[] toHH(int number) { int
* temp = number; byte[] b = new byte[4]; for (int i = b.length - 1; i > -1;
* i--) { b = new Integer(temp & 0xff).byteValue(); temp = temp >> 8; }
* return b; } public static byte[] IntToByteArray(int i) { byte[] abyte0 =
* new byte[4]; abyte0[3] = (byte) (0xff & i); abyte0[2] = (byte) ((0xff00 &
* i) >> 8); abyte0[1] = (byte) ((0xff0000 & i) >> 16); abyte0[0] = (byte)
* ((0xff000000 & i) >> 24); return abyte0; }
*/
/**
* 将float转为低字节在前，高字节在后的byte数组
*/
public static byte[] toLH(float f) {
return toLH(Float.floatToRawIntBits(f));
}
/**
* 将float转为高字节在前，低字节在后的byte数组
*/
public static byte[] toHH(float f) {
return toHH(Float.floatToRawIntBits(f));
}
/**
* 将String转为byte数组
*/
public static byte[] stringToBytes(String s, int length) {
while (s.getBytes().length < length) {
s += " ";
}
return s.getBytes();
}
/**
* 将字节数组转换为String
*
* @param b
* byte[]
* @return String
*/
public static String bytesToString(byte[] b) {
StringBuffer result = new StringBuffer("");
int length = b.length;
for (int i = 0; i < length; i++) {
result.append((char) (b[i] & 0xff));
}
return result.toString();
}
/**
* 将字符串转换为byte数组
*
* @param s
* String
* @return byte[]
*/
public static byte[] stringToBytes(String s) {
return s.getBytes();
}
/**
* 将高字节数组转换为int
*
* @param b
* byte[]
* @return int
*/
public static int hBytesToInt(byte[] b) {
int s = 0;
for (int i = 0; i < 3; i++) {
if (b[i] >= 0) {
s = s + b[i];
} else {
s = s + 256 + b[i];
}
s = s * 256;
}
if (b[3] >= 0) {
s = s + b[3];
} else {
s = s + 256 + b[3];
}
return s;
}
/**
* 将低字节数组转换为int
*
* @param b
* byte[]
* @return int
*/
public static int lBytesToInt(byte[] b) {
int s = 0;
for (int i = 0; i < 3; i++) {
if (b[3 - i] >= 0) {
s = s + b[3 - i];
} else {
s = s + 256 + b[3 - i];
}
s = s * 256;
}
if (b[0] >= 0) {
s = s + b[0];
} else {
s = s + 256 + b[0];
}
return s;
}
/**
* 高字节数组到short的转换
*
* @param b
* byte[]
* @return short
*/
public static short hBytesToShort(byte[] b) {
int s = 0;
if (b[0] >= 0) {
s = s + b[0];
} else {
s = s + 256 + b[0];
}
s = s * 256;
if (b[1] >= 0) {
s = s + b[1];
} else {
s = s + 256 + b[1];
}
short result = (short) s;
return result;
}
/**
* 低字节数组到short的转换
*
* @param b
* byte[]
* @return short
*/
public static short lBytesToShort(byte[] b) {
int s = 0;
if (b[1] >= 0) {
s = s + b[1];
} else {
s = s + 256 + b[1];
}
s = s * 256;
if (b[0] >= 0) {
s = s + b[0];
} else {
s = s + 256 + b[0];
}
short result = (short) s;
return result;
}
/**
* 高字节数组转换为float
*
* @param b
* byte[]
* @return float
*/
public static float hBytesToFloat(byte[] b) {
int i = 0;
Float F = new Float(0.0);
i = ((((b[0] & 0xff) << 8 | (b[1] & 0xff)) << 8) | (b[2] & 0xff)) << 8 | (b[3] & 0xff);
return F.intBitsToFloat(i);
}
/**
* 低字节数组转换为float
*
* @param b
* byte[]
* @return float
*/
public static float lBytesToFloat(byte[] b) {
int i = 0;
Float F = new Float(0.0);
i = ((((b[3] & 0xff) << 8 | (b[2] & 0xff)) << 8) | (b[1] & 0xff)) << 8 | (b[0] & 0xff);
return F.intBitsToFloat(i);
}
/**
* 将byte数组中的元素倒序排列
*/
public static byte[] bytesReverseOrder(byte[] b) {
int length = b.length;
byte[] result = new byte[length];
for (int i = 0; i < length; i++) {
result[length - i - 1] = b[i];
}
return result;
}
/**
* 打印byte数组
*/
public static void printBytes(byte[] bb) {
int length = bb.length;
for (int i = 0; i < length; i++) {
System.out.print(bb + " ");
}
System.out.println("");
}
public static void logBytes(byte[] bb) {
int length = bb.length;
String out = "";
for (int i = 0; i < length; i++) {
out = out + bb + " ";
}
}
/**
* 将int类型的值转换为字节序颠倒过来对应的int值
*
* @param i
* int
* @return int
*/
public static int reverseInt(int i) {
int result = FormatTransfer.hBytesToInt(FormatTransfer.toLH(i));
return result;
}
/**
* 将short类型的值转换为字节序颠倒过来对应的short值
*
* @param s
* short
* @return short
*/
public static short reverseShort(short s) {
short result = FormatTransfer.hBytesToShort(FormatTransfer.toLH(s));
return result;
}
/**
* 将float类型的值转换为字节序颠倒过来对应的float值
*
* @param f
* float
* @return float
*/
public static float reverseFloat(float f) {
float result = FormatTransfer.hBytesToFloat(FormatTransfer.toLH(f));
return result;
}
}