因為現行的計算機都是以八位一個字節為存儲單位,那么一個16位的整數,也就是C語言中的short,在內存中可能有兩種存儲順序big-
endian和litte-endian.考慮一個short整數0x3132(0x32是低位,0x31是高位),把它賦值給一個short變量,那么它在內存中的存儲可
能有如下兩種情況:
大端字節(Big-endian):
short變量地址
0x1000 0x1001
___________________________________
| |
| 0x31 | 0x32
|________________ | ________________
高位字節在低位字節的前面,也就是高位在內存地址低的一端.可以這樣記住(大端->高位->在前->正常的邏輯順序)
小端字節(little-endian):
short變量地址
0x1000 0x1001
_____________________________________
| |
| 0x32 | 0x31
|________________ | __________________
低位字節在高位字節的前面,也就是低位在內存地址低的一端.可以這樣記住(小端->低位->在前->與正常邏輯順序相反)
可以做個實驗
在windows上下如下程序
#include <stdio.h>
#include <assert.h>
void main( void )
{
short test;
FILE* fp;
test = 0x3132; //(31ASIIC碼的’1’,32ASIIC碼的’2’)
if ((fp = fopen ("c:""test.txt", "wb")) == NULL)
assert(0);
fwrite(&test, sizeof(short), 1, fp);
fclose(fp);
}
然后在C盤下打開test.txt文件,可以看見內容是21,而test等于0x3132,可以明顯的看出來x86的字節順序是低位在前.如果我們
把這段同樣的代碼放到(big-endian)的機器上執行,那么打出來的文件就是12.這在本機中使用是沒有問題的.但當你把這個文件從一
個big- endian機器復制到一個little-endian機器上時就出現問題了.
如上述例子,我們在big-endian的機器上創建了這個test文件,把其復制到little-endian的機器上再用fread讀到一個 short里
面,我們得到的就不再是0x3132而是0x3231了,這樣讀到的數據就是錯誤的,所以在兩個字節順序不一樣的機器上傳輸數據時需要特別
小心字節順序,理解了字節順序在可以幫助我們寫出移植行更高的代碼.
正因為有字節順序的差別,所以在網絡傳輸的時候定義了所有字節順序相關的數據都使用big-endian,BSD的代碼中定義了四個宏來處
理:
#define ntohs(n) //網絡字節順序到主機字節順序 n代表net, h代表host, s代表short
#define htons(n) //主機字節順序到網絡字節順序 n代表net, h代表host, s代表short
#define ntohl(n) //網絡字節順序到主機字節順序 n代表net, h代表host, s代表 long
#define htonl(n) //主機字節順序到網絡字節順序 n代表net, h代表host, s代表 long
舉例說明下這其中一個宏的實現:
#define sw16(x) "
((short)( "
(((short)(x) & (short)0x00ffU) << 8) | "
(((short)(x) & (short)0xff00U) >> 8) ))
這里實現的是一個交換兩個字節順序.其他幾個宏類似.
我們改寫一下上面的程序
#include <stdio.h>
#include <assert.h>
#define sw16(x) "
((short)( "
(((short)(x) & (short)0x00ffU) << 8) | "
(((short)(x) & (short)0xff00U) >> 8) ))
// 因為x86下面是低位在前,需要交換一下變成網絡字節順序
#define htons(x) sw16(x)
void main( void )
{
short test;
FILE* fp;
test = htons(0x3132); //(31ASIIC碼的’1’,32ASIIC碼的’2’)
if ((fp = fopen ("c:""test.txt", "wb")) == NULL)
assert(0);
fwrite(&test, sizeof(short), 1, fp);
fclose(fp);
}
如果在高字節在前的機器上,由于與網絡字節順序一致,所以我們什么都不干就可以了,只需要把#define htons(x) sw16(x)宏替
換為 #define htons(x) (x).
一開始我在理解這個問題時,總在想為什么其他數據不用交換字節順序?比如說我們write一塊buffer到文件,最后終于想明白了,
因為都是unsigned char類型一個字節一個字節的寫進去,這個順序是固定的,不存在字節順序的問題.
【用函數判斷系統是Big Endian還是Little Endian】
bool IsBig_Endian()
//如果字節序為big-endian，返回true;
//反之為 little-endian，返回false
{
unsigned short test = 0x1122;
if(*( (unsigned char*) &test ) == 0x11)
return TRUE;
else
return FALSE;
}//IsBig_Endian()
【打印程序對象的字節表示】
// 可在不同平臺與硬件架構的機器中測試運行這段代碼,理解大端表示和小端表示的不同.
// 這段代碼使用強制類型轉換規避類型系統
#incluede <stdio.h>
// 假設每個字節都是非負整數
typedef unsigned char *byte_pointer;
void show_bytes(byte_pointer start, int len)
{
for(int i = 0; i < len; i++)
printf(" %.2x", start[i]);
printf("\n");
}
void show_int(int x)
{
show_bytes((byte_pointer) &x, sizeof(int));
}
void show_float(float x)
{
show_bytes((byte_pointer) &x, sizeof(float));
}
// 在使用相同編碼(如ASCII編碼)的系統中,字符串字節表示得到的結果一般是相同的.所以文本數據比二進制數據具有更強的平臺無關性
void show_string(char *x)
{
show_bytes((byte_pointer) x, strlen(x));
}
void show_pointer(void *x)
{
show_bytes((byte_pointer) &x, sizeof(void *));
}
void test_show_bytes(int val)
{
int ival = val;
float fval = (float)ival;
int *pval = &ival;
show_int(ival); // 各個機器因為大端表示和小端表示的不同,從而只是字節順序不同
show_float(fval); // 各個機器因為大端表示和小端表示的不同,從而只是字節順序不同
show_pointer(pval); // 指針值是與機器相關的(linux,sun使用4字節地址, 而alpha使用八字節地址)
}
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對于如數值12345在int型和float型時的編碼表示