大小端字节序

小邓吖

已于 2025-02-05 10:56:39 修改

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文章标签： c++ c语言网络

于 2025-02-05 10:52:48 首次发布

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一、大小端（Endianness）

是指在计算机科学中用来描述多字节数据类型（如16位整数、32位整数等）在内存中的存储顺序。具体来说，它指的是一个数据的最低有效字节（Least Significant Byte, LSB）和最高有效字节（Most Significant Byte, MSB）是如何存储的。注意只有一个字节以上的才需要转换，不同电脑和CPU使用的大小端不一致，所以在跨平台时需要做到一致以保证数据的准确性
注：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

二、大端（Big-Endian）

在大端模式下，数据的最高有效字节存放在内存的最低地址处，而最低有效字节则存放在最高地址处。这种排列方式与阅读书本的方式相似，即从左到右读取数值。

三、小端（Little-Endian）

在小端模式下，情况正好相反：最低有效字节存放在内存的最低地址处，而最高有效字节则存放在最高地址处。这种方式在一定程度上更符合数字电路中处理数据的习惯。

四、区别与联系

区别：主要在于字节序的不同，即多字节数据类型的各个字节在内存中的排列顺序。
联系：两者都是为了正确地表示和操作多字节数据类型，只是采用了不同的字节排序方式。

五、转换函数的使用场景

网络协议通常采用大端字节序来传输数据，这被称为网络字节序。因此，当不同字节序的系统之间需要通过网络进行通信时，就需要将主机字节序转换为网络字节序，或者反之。这就是htonl()、htons()等函数的用途：

#include <arpa/inet.h> // 提供了htonl, htons, ntohl, ntohs等函数
htonl()：将32位无符号整数从主机字节序转换为网络字节序。
htons()：将16位无符号整数从主机字节序转换为网络字节序。
ntohl()：将32位无符号整数从网络字节序转换为主机字节序。
ntohs()：将16位无符号整数从网络字节序转换为主机字节序。
对于单个字节的数据，由于只有一个字节，不存在字节序的问题，所以不需要使用这些转换函数。

六、使用场景及示例

发送数据到远程服务器
假设你要通过TCP/IP协议发送一个32位的整数给远程服务器：

uint32_t local_num = 0x12345678;
uint32_t net_num = htonl(local_num);
send(socket_fd, &net_num, sizeof(net_num), 0);

接收来自远程服务器的数据
当你从远程服务器接收到一个32位的整数时，你需要将其转换为主机字节序以便正确解析：

uint32_t net_num;
recv(socket_fd, &net_num, sizeof(net_num), 0);
uint32_t local_num = ntohl(net_num);

处理文件或数据流
如果你正在开发一个跨平台的应用程序，可能需要考虑不同平台上字节序的差异，以确保数据的一致性。