【C语言】大小端字节序问题

原创 已于 2023-03-03 21:44:34 修改 · 7.1k 阅读 · 15 ·
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于 2023-02-18 18:35:47 首次发布
文章介绍了大小端字节序的概念，源于《格列佛游记》中的典故，解释了小端存储方式是低位字节存于低地址，大端存储则是高位在低地址。提供了一段C代码用于检测计算机是采用大端还是小端字节序。

一、大小端字节序问题

大小端是由CPU决定的，大小端可以理解为字节顺序，所以大小端全称叫大端字节序、小端字节序。其实大端、小端这两个词是从《格列佛游记》里出来的。《格列佛游记》有一段讲的是吃鸡蛋是从大的那头敲开还是小的那头敲开的问题，书中把从大头敲开的那种叫做大端，把从小头敲开的那种叫小端，第一个指出计算机数据存储顺序问题的人就采用了这个大小端的说法。

  • 这里输入一组数据，观察他们在内存中是什么样的
int a = 1;			//拿int1举例

这是a的内存地址0x00C5FBDC（为了方便观察里面数据采用16进制），可以看到a在内存中是01 00 00 00

在这里插入图片描述

1.小端字节序

  • 肯定有人有疑惑为什么数据在内存中是倒着存？，这就是小端存储方式🌈

在这里插入图片描述
大小端是以字节来看

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C语言中的大小端字节序
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网络数据传输时的大小端问题
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htons() 用来将当前主机字节序转换为网络字节序，其中h代表主机（host）字节序，n代表网络（network）字节序，s代表short，htons 是 h、to、n、s 的组合，可以理解为”将short型数据从当前主机字节序转换为网络字节序“。注意：为 sockaddr_in 成员赋值时需要显式地将主机字节序转换为网络字节序，而通过 write()/send() 发送数据时TCP协议会自动转换为网络字节序，不需要再调用相应的函数。以l为后缀的函数中，l代表4个字节的long，因此用于IP地址转换。
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小字节序：(比如x86体系) 数据的低字节放在低地址处，比如一个整型数0x12345678，在内存中的<br />          分布为：<br />                   -----------<br />                   |    78   | xxxx_0000<br />                   -----------<br />                   |    56   | xxxx_0001<br />               
6. C语言大小端字节序存储以及存储形式判断
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  C语言中数据是存储在内存中的，而内存空间又被划分为以字节为单位的连续地址空间，那么，我们定义的变量是在内存中如何存储的呢。 我们把变量在内存中的存储分为两种，大端字节序存储与小端字节序存储。 1. 小端字节序存储   数据的低字节存储在低地址处，高字节存储在高地址处。 2. 大端字节序存储   数据的低字节存储在高地址处，高字节存储在低地址处。 3. 为什么会有⼤⼩端模...
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### C语言实现大小字节序转换的示例代码 以下是一个完整的C语言程序，用于判断当前系统的字节序并进行大小端字节序的转换。此代码结合了引用中的方法[^1]和[^2]。 #### 判断系统字节序 通过定义一个`unsigned int`类型的变量，并将其地址转换为`char*`指针来判断系统的字节序。如果低地址存储的是值`1`，则系统为小端字节序；否则为大端字节序。 ```c #include <stdio.h> // 判断当前系统的字节序 int check_endian() { unsigned int x = 1; char *c = (char*)&x; // 如果低地址存储的是1，则为小端字节序 return (*c == 1); } ``` #### 字节序转换函数 对于32位整数，可以通过位操作将字节顺序反转，从而实现大小端字节序的转换。 ```c // 字节序转换函数 unsigned int swap_endian(unsigned int num) { unsigned int result = 0; result |= (num & 0x000000FF) << 24; // 最低字节移到最高位 result |= (num & 0x0000FF00) << 8; // 第二个字节左移8位 result |= (num & 0x00FF0000) >> 8; // 第三个字节右移8位 result |= (num & 0xFF000000) >> 24; // 最高字节移到最低位 return result; } ``` #### 测试用例 在`main`函数中，测试上述字节序判断和转换功能。 ```c int main() { unsigned int num = 0x12345678; // 判断当前机器的字节序 if (check_endian()) { printf("Current system is Little Endian.\n"); } else { printf("Current system is Big Endian.\n"); } printf("Original number: 0x%X\n", num); // 字节序转换 unsigned int swapped_num = swap_endian(num); printf("Swapped number: 0x%X\n", swapped_num); return 0; } ``` #### 使用标准库函数进行字节序转换 C语言的标准库提供了几个常用的字节序转换函数，如`htonl()`、`htons()`、`ntohl()`和`ntohs()`。这些函数可以用来在网络通信中进行主机字节序与网络字节序之间的转换[^4]。 ```c #include <stdio.h> #include <stdint.h> #include <arpa/inet.h> // 包含htonl, ntohl等函数 int main() { uint32_t host_order = 0x12345678; uint32_t network_order = htonl(host_order); // 主机字节序转网络字节序 uint32_t back_to_host = ntohl(network_order); // 网络字节序转主机字节序 printf("Host order: 0x%X\n", host_order); printf("Network order: 0x%X\n", network_order); printf("Back to host order: 0x%X\n", back_to_host); return 0; } ``` ### 注意事项 - 字节序转换在涉及网络通信或跨平台文件读写时尤为重要[^3]。 - 移位运算符的行为与字节序无关，但在某些特殊情况下可能引发未定义行为[^5]。
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