大端法、小端法、网络字节序

本文详细解释了字节序的概念,包括大端法和小端法,并介绍了网络字节序及其重要性。通过示例和测试程序,展示了如何确定平台的字节序类型,并将数据转换为网络字节序。
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。小端存在起始地址,即是小端字节序;大端存在起始地址,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。

zijiexu_pic_1

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。
网络字节序说是大端字节序。
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。

zijiexu_pic_2

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。

1 #include < stdio . h >
2 #include < netinet / in . h >
3 int main()
4 {
5 int i_num = 0x12345678 ;
6 printf ( " [0]:0x%x/n " , * (( char * ) & i_num + 0 ));
7 printf ( " [1]:0x%x/n " , * (( char * ) & i_num + 1 ));
8 printf ( " [2]:0x%x/n " , * (( char * ) & i_num + 2 ));
9 printf ( " [3]:0x%x/n " , * (( char * ) & i_num + 3 ));
10
11 i_num = htonl(i_num);
12 printf ( " [0]:0x%x/n " , * (( char * ) & i_num + 0 ));
13 printf ( " [1]:0x%x/n " , * (( char * ) & i_num + 1 ));
14 printf ( " [2]:0x%x/n " , * (( char * ) & i_num + 2 ));
15 printf ( " [3]:0x%x/n " , * (( char * ) & i_num + 3 ));
16
17 return 0 ;
18 }


在80X86CPU平台上,执行该程序得到如下结果:
[0]:0x78
[1]:0x56
[2]:0x34
[3]:0x12

[0]:0x12
[1]:0x34
[2]:0x56
[3]:0x78

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。

### 大端小端的区别及实例 大端(Big-Endian)和小端(Little-Endian)是两种不同的字节序存储方式,主要用于描述多字节数据在计算机内存中的存储顺序。大端将高字节存放在低地址处,而小端则将低字节存放在低地址处[^1]。 #### 区别 - **大端**:数据的高位字节存储在内存的低地址中,低位字节存储在高地址中。这种方式符合人类阅读的习惯,例如十进制数从左到右依次表示高位到低位。 - **小端**:数据的低位字节存储在内存的低地址中,高位字节存储在高地址中。这种方式在计算时效率较高,因为处理器通常先处理低位字节。 以一个32位整数 `0x12345678` 为例,其在不同字节序下的存储情况如下: | 内存地址 | 小端模式 | 大端模式 | |----------|-------------|-------------| | 0x4000 | 0x78 | 0x12 | | 0x4001 | 0x56 | 0x34 | | 0x4002 | 0x34 | 0x56 | | 0x4003 | 0x12 | 0x78 | 上述表格展示了同一数据在两种字节序下的存储差异[^3]。 #### 实例代码 以下是一个简单的 Python 示例,用于演示如何判断当前系统的字节序,并进行大小端转换: ```python import sys # 判断当前系统字节序 def check_endian(): if sys.byteorder == "little": return "Little-Endian" else: return "Big-Endian" # 大小端转换示例 def endian_conversion(value): # 假设 value 是一个 32 位整数 return int.from_bytes(value.to_bytes(4, byteorder='big'), byteorder='little') # 示例值 value = 0x12345678 print(f"当前系统字节序: {check_endian()}") # 输出当前系统字节序 converted_value = endian_conversion(value) print(f"原始值: {hex(value)}, 转换后值: {hex(converted_value)}") ``` 上述代码首先通过 `sys.byteorder` 判断当前系统的字节序,然后使用 `int.from_bytes` 和 `to_bytes` 方实现大小端之间的转换[^2]。 ### 网络通信中的应用 在网络通信中,由于不同平台可能采用不同的字节序,为了确保数据的一致性,网络字节序统一为大端序。因此,在发送数据前需要将数据转换为大端格式,接收方则需将接收到的数据转换为本地格式再解析[^4]。
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