大端模式与小端模式、网络字节顺序与主机字节顺序
来源:互联网 发布:手机淘宝怎么查看v等级 编辑:程序博客网 时间:2024/04/30 18:44
我的理解:
基本是这样的,首先确定两件事情:
1. 内存是按照数轴方向,从左到右增长。 这是内存的顺序
2. 网络传输字节顺序一般被认为是标准顺序(看unix网络编程)
数字0xff11, short型,如果是大端:
address: 0 1 (内存地址从左到右增长)
ff 11 (这个顺序和我们平时写数字的顺序是一致的,我们手写也是0xff11,所以是所见即所得)
如果是小端:
address: 0 1
11 ff(小端不是所见即所得,但是符合人的另一种习惯思维,就是高位字节放在高地址,低位字节放在低地址)
网络字节序以大端字节顺序传输,这句话的理解是:
大端字节序就是指上面那种ff 11 的顺序。
msb和lsb是bit顺序,一个字节或一个short一个word都有msb和lsb。大小端主机字节序和网络字节序都是以字节为单位。
intel芯片一般是小端,嵌入式很多就是大端,我公司的就是大端,当然很多嵌入式是可以在复位或运行时进行大小端切换
下面看这篇:
http://wxxweb.blog.163.com/blog/static/135126900201022133740759/
http://blog.chinaunix.net/uid-790245-id-2037563.html
大端模式与小端模式
一、概念及详解
在各种体系的计算机中通常采用的字节存储机制主要有两种: big-endian和little-endian,
即大端模式和小端模式。
先回顾两个关键词,MSB和LSB:
MSB:Most Significant Bit ------- 最高有效位
LSB:Least Significant Bit ------- 最低有效位
大端模式(big-edian)
big-endian:MSB存放在最低端的地址上。
举例,双字节数0x1234以big-endian的方式存在起始地址0x00002000中:
| data |<-- address
| 0x12 |<-- 0x00002000
| 0x34 |<-- 0x00002001
在Big-Endian中,对于bit序列中的序号编排方式如下(以双字节数0x8B8A为例):
bit | 0 1 2 3 4 5 6 7 | 8 9 10 11 12 13 14 15
------MSB----------------------------------LSB
val | 1 0 0 0 1 0 1 1 | 1 0 0 0 1 0 1 0 |
+--------------------------------------------+
= 0x8 B 8 A
小端模式(little-endian)
little-endian:LSB存放在最低端的地址上。
举例,双字节数0x1234以little-endian的方式存在起始地址0x00002000中:
| data |<-- address
| 0x34 |<-- 0x00002000
| 0x12 |<-- 0x00002001
在Little-Endian中,对于bit序列中的序号编排和Big-Endian刚好相反,其方式如下
(以双字节数0x8B8A为例):
bit | 15 14 13 12 11 10 9 8 | 7 6 5 4 3 2 1 0
------MSB-----------------------------------LSB
val | 1 0 0 0 1 0 1 1 | 1 0 0 0 1 0 1 0 |
+---------------------------------------------+
= 0x8 B 8 A
二、数组在大端小端情况下的存储:
以unsigned int value = 0x12345678为例,分别看看在两种字节序下其存储情况,
我们可以用 unsigned char buf[4]来表示value:
Big-Endian: 低地址存放高位,如下:
高地址
---------------
buf[3] (0x78) -- 低位
buf[2] (0x56)
buf[1] (0x34)
buf[0] (0x12) -- 高位
---------------
低地址
Little-Endian: 低地址存放低位,如下:
高地址
---------------
buf[3] (0x12) -- 高位
buf[2] (0x34)
buf[1] (0x56)
buf[0] (0x78) -- 低位
--------------
低地址
三、大端小端转换方法:
Big-Endian转换成Little-Endian如下:
#define BigtoLittle16(A) ((((uint16)(A) & 0xff00) >> 8) | \
(((uint16)(A) & 0x00ff) << 8))
#define BigtoLittle32(A) ((((uint32)(A) & 0xff000000) >> 24) | \
(((uint32)(A) & 0x00ff0000) >> 8) | \
(((uint32)(A) & 0x0000ff00) << 8) | \
(((uint32)(A) & 0x000000ff) << 24))
四、大端小端检测方法:
如何检查处理器是big-endian还是little-endian?
联合体union的存放顺序是所有成员都从低地址开始存放,利用该特性就可以
轻松地获得了CPU对内存采用
Little-endian还是Big-endian模式读写。
int checkCPUendian()
{
union
{
unsigned int a;
unsigned char b;
}c;
c.a = 1;
return (c.b == 1);
}
/*return 1 : little-endian, return 0:big-endian*/
网络字节顺序
1、字节内的比特位不受这种顺序的影响
比如一个字节 1000 0000 (或表示为十六进制 80H)不管是什么顺序其内存中的
表示法都是这样。
2、大于1个字节的数据类型才有字节顺序问题
比如 Byte A,这个变量只有一个字节的长度,所以根据上一条没有字节顺序问题。
所以字节顺序是“字节之间的相对
顺序”的意思。
3、大于1个字节的数据类型的字节顺序有两种
比如 short B,这是一个两字节的数据类型,这时就有字节之间的相对顺序问题了。
网络字节顺序是“所见即所得”的顺序。而Intel类型的CPU的字节顺序与此相反。
比如上面的 short B=0102H(十六进制,每两位表示一个字节的宽度)。所见到的
是“0102”,按一般数学常识,数轴
从左到右的方向增加,即内存地址从左到右增加的话,在内存中这个 short B的字节
顺序是:01 02
这就是网络字节顺序。所见到的顺序和在内存中的顺序是一致的!
而相反的字节顺序就不同了,其在内存中的顺序为:02 01
假设通过抓包得到网络数据的两个字节流为:01 02
如果这表示两个 Byte类型的变量,那么自然不需要考虑字节顺序的问题。
如果这表示一个 short 变量,那么就需要考虑字节顺序问题。根据网络字节顺序“所见
即所得”的规则,这个变量的值就是:0102
假设本地主机是Intel类型的,那么要表示这个变量,有点麻烦:
定义变量 short X,
字节流地址为:pt,按顺序读取内存是为
x=*((short*)pt);
那么X的内存顺序当然是 01 02
按非“所见即所得”的规则,这个内存顺序和看到的一样显然是不对的,所以要把这两
个字节的位置调换。调换的方法可以自己定义,但用已经有的API还是更为方便。
网络字节顺序与主机字节顺序
NBO与HBO 网络字节顺序NBO(Network Byte Order):按从高到低的顺序存储,
在网络上使用统一的网络字节顺序,可以避免兼容性问题。主机字节顺序
(HBO,Host Byte Order):不同的机器HBO不相同,与CPU设计有关计
算机数据存储有两种字节优先顺序:高位字节优先和低位字节优先。Internet上数据
以高位字节优先顺序在网络上传输,所以对于在内部是以低位字节优先方式存储数
据的机器,在Internet上传输数据时就需要进行转换。
htonl()
简述:
将主机的无符号长整形数转换成网络字节顺序。
#include <winsock.h>
u_long PASCAL FAR htonl( u_long hostlong);
hostlong:主机字节顺序表达的32位数。
注释:
本函数将一个32位数从主机字节顺序转换成网络字节顺序。
返回值:
htonl()返回一个网络字节顺序的值。
inet_ntoa()
简述:
将网络地址转换成“.”点隔的字符串格式。
#include <winsock.h>
char FAR* PASCAL FAR inet_ntoa( struct in_addr in);
in:一个表示Internet主机地址的结构。
注释:
本函数将一个用in参数所表示的Internet地址结构转换成以“.” 间隔的诸如“a.b.c.d”
的字符串形式。请注意inet_ntoa()返回的字符串存放在WINDOWS套接口实现所
分配的内存中。应用程序不应假设该内存是如何分配的。在同一个线
程的下一个WINDOWS套接口调用前,数据将保证是有效。
返回值:
若无错误发生,inet_ntoa()返回一个字符指针。否则的话,返回NULL。其中的数据
应在下一个WINDOWS套接口调用前复制出来。
网络中传输的数据有的和本地字节存储顺序一致,而有的则截然不同,为了数据的一致
性,就要把本地的数据转换成网络上使用的格式,然后发送出去,接收的时候也是一样
的,经过转换然后才去使用这些数据,基本的库函数中提供了这样的可以进行字节转换
的函数,如和htons( ) htonl( ) ntohs( ) ntohl( ),这里n表示network,h表示host,htons( )
htonl( )用于本地字节向网络字节转换的场合,s表示short,即对2字节操作,l表示long即
对4字节操作。同样ntohs( )ntohl( )用于网络字节向本地格式转换的场合。
不同的CPU有不同的字节序类型 这些字节序是指整数在内存中保存的顺序 这个叫做主机序
最常见的有两种:
1. Little endian:将低序字节存储在起始地址
2. Big endian:将高序字节存储在起始地址
LE little-endian
最符合人的思维的字节序
地址低位存储值的低位
地址高位存储值的高位
怎么讲是最符合人的思维的字节序,是因为从人的第一观感来说
低位值小,就应该放在内存地址小的地方,也即内存地址低位
反之,高位值就应该放在内存地址大的地方,也即内存地址高位
(所以对于网络字节序是按照所见即所得,对于大小端是按照人的习惯思维,那其实大端也是所见即所得了)
BE big-endian
最直观的字节序
地址低位存储值的高位
地址高位存储值的低位
为什么说直观,不要考虑对应关系
只需要把内存地址从左到右按照由低到高的顺序写出
把值按照通常的高位到低位的顺序写出
两者对照,一个字节一个字节的填充进去
例子:在内存中双字0x01020304(DWORD)的存储方式
内存地址
4000 4001 4002 4003
LE 04 03 02 01
BE 01 02 03 04
例子:如果我们将0x1234abcd写入到以0x0000开始的内存中,则结果为
big-endian little-endian
0x0000 0x12 0xcd
0x0001 0x34 0xab
0x0002 0xab 0x34
0x0003 0xcd 0x12
x86系列CPU都是little-endian的字节序.
网络字节顺序是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。
为了进行转换 bsd socket提供了转换的函数 有下面四个
htons 把unsigned short类型从主机序转换到网络序
htonl 把unsigned long类型从主机序转换到网络序
ntohs 把unsigned short类型从网络序转换到主机序
ntohl 把unsigned long类型从网络序转换到主机序
在使用little endian的系统中 这些函数会把字节序进行转换
在使用big endian类型的系统中 这些函数会定义成空宏
同样 在网络程序开发时 或是跨平台开发时 也应该注意保证只用一种字节序 不然两方的解释不一样就会产生bug.
注:
1、网络与主机字节转换函数:htons ntohs htonl ntohl (s 就是short l是long h是host n是network)
2、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
3.字节顺序是指占内存多于一个字节类型的数据在内存中的存放顺序,通常有小端、大端两种字节顺序。
小端字节序指低字节数据存放在内存低地址处,高字节数据存 放在内存高地址处;大端字节序是高字节数
据存放在低地址处,低字节数据存放在高地址处。基于X86平台的PC机是小端字节序的,而有的嵌入式平台
则是大端 字节序的。 因而对int、uint16、uint32等多于1字节类型的数据,在这些嵌入式平台上应该变
换其存储顺序。通常我们认为,在空中传输的字节的 顺序即网络字节序为标准顺序,(而内存又是从0开始的,内存存储单位比如word的计算也都是以0开始,不是以内粗你的最高地址开始,所以,标准顺序放到内存中(内存按上面说的数轴书序)就是高位数据放到了低地址。)考虑到与协议的一致以
及与同类其它平台产品的互通,在程序中发数据包时,将主机字节序转换为网络字节序,收数据包处将网络字
节序转换为主机字节序
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