字节序(byte order)和位序(bit order)

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#字节序 #位序

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本文介绍了字节序的概念，包括小端字节序和大端字节序，并详细阐述了主机字节序与网络字节序的区别。网络字节序是TCP/IP协议规定的统一数据表示格式，独立于特定的CPU或操作系统。如何判断和转换主机字节序也进行了说明。此外，还提及了比特序，通常与字节序一致。

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一、网络字节序与主机字节序
在Linux网络编程中，经常碰到网络字节序与主机字节序的相互转换。说到网络字节序与主机字节序需要清晰了解以下几个概念。

1、字节序

字节序，顾名思义，指字节(Byte)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 endian），数值低位存储在内存的低地址，高位存储在内存的高地址；（记：低对低，高对高）
（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。（记：反着的，低对高，高对低）

下图是位宽为32的数值0x12345678为例（说明：十六进制数<---->二进制数是一位对四位的关系），表示小端字节序与大端字节序具体的存储区别如下所示：

2、主机字节序和网络字节序

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。很多的ARM，DSP都为小端模式。有些ARM处理器还可以由硬件来选择是大端模式还是小端模式。

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。

那么该如何具体判断本机的主机字节序呢？

方法：实际就是从多字节数据中取出一个字节，看取出的是数据的低位还是高位，可以使用联合(union)或者指针实现，参考如下代码：

/* return：返回0小端字节序，返回1大端字节序 */
int getHostByteOrder()
{
	uint32_t uiA = 0x12345678; /* 4字节大小数据 */
	uint8_t *puiP = (uint8_t *)(&uiA); /* 从该数据低地址取出一个字节 */

	if(*puiP == 0x78) /* 如果从该数据低地址取出一个字节数据是4字节低位的一字节数据，则为小端系统；否则为大端系统 */
	{
		return 0;
	}
	else
	{
		return 1;
	}
}

3、主机字节序和网络字节序的转换

由于不同的主机的字节存储顺序是不一样的，而网络字节序是大端模式，所以不同的主机进行网络编程时，就需要进行字节序转换。

说明：从数据定义的结构(struct)角度理解判断是大端还是小端，与结构中从上到下数据定义的顺序一致的就是大端。

二、比特序

1、比特序(bit order)
字节序是一个对象中的多个字节之间的顺序问题，比特序就是一个字节中的8个比特位(bit)之间的顺序问题。一般情况下同一个系统中的比特序和字节序是保持一致的。

参考网址：

字节序(byte order)和位序(bit order)：

https://blog.youkuaiyun.com/frank_jb/article/details/79027711

自己实现的网络字节序转换函数：

https://www.cnblogs.com/VxGaaagaa/p/11519983.html