大端模式與小端模式、網路位元組順序與主機位元組順序（經典）
阿新 • • 發佈：2019-01-22
大端模式與小端模式
一、概念及詳解
在各種體系的計算機中通常採用的位元組儲存機制主要有兩種： big-endian和little-endian，即大端模式和小端模式。
先回顧兩個關鍵詞，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。
舉例，雙位元組數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，對於bit序列中的序號編排方式如下（以雙位元組數0x8B8A為例）：
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。
舉例，雙位元組數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，對於bit序列中的序號編排和Big-Endian剛好相反，其方式如下（以雙位元組數0x8B8A為例）：
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、陣列在大端小端情況下的儲存：
以unsigned int value = 0x12345678為例，分別看看在兩種位元組序下其儲存情況，我們可以用unsigned char buf[4]來表示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、大端小端轉換方法：
Big-Endian轉換成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、大端小端檢測方法：
如何檢查處理器是big-endian還是little-endian?
聯合體union的存放順序是所有成員都從低地址開始存放，利用該特性就可以輕鬆地獲得了CPU對記憶體採用Little-endian還是Big-endian模式讀寫。
int checkCPUendian()
{
union
{
unsigned int a;
unsigned char b;
}c;
c.a = 1;
return (c.b == 1);
}
網路位元組順序
1、位元組內的位元位不受這種順序的影響
比如一個位元組 1000 0000 （或表示為十六進位制 80H)不管是什麼順序其記憶體中的表示法都是這樣。
2、大於1個位元組的資料型別才有位元組順序問題
比如 Byte A，這個變數只有一個位元組的長度，所以根據上一條沒有位元組順序問題。所以位元組順序是“位元組之間的相對順序”的意思。
3、大於1個位元組的資料型別的位元組順序有兩種
比如 short B，這是一個兩位元組的資料型別，這時就有位元組之間的相對順序問題了。
網路位元組順序是“所見即所得”的順序。而Intel型別的CPU的位元組順序與此相反。
比如上面的 short B=0102H(十六進位制，每兩位表示一個位元組的寬度）。所見到的是“0102”，按一般數學常識，數軸從左到右的方向增加，即記憶體地址從左到右增加的話，在記憶體中這個 short B的位元組順序是：
01 02
這就是網路位元組順序。所見到的順序和在記憶體中的順序是一致的！
而相反的位元組順序就不同了，其在記憶體中的順序為：02 01
假設通過抓包得到網路資料的兩個位元組流為：01 02
如果這表示兩個 Byte型別的變數，那麼自然不需要考慮位元組順序的問題。
如果這表示一個 short 變數，那麼就需要考慮位元組順序問題。根據網路位元組順序“所見即所得”的規則，這個變數的值就是：0102
假設本地主機是Intel型別的，那麼要表示這個變數，有點麻煩：
定義變數 short X，
位元組流地址為：pt，按順序讀取記憶體是為
x=*((short*)pt);
那麼X的記憶體順序當然是 01 02
按非“所見即所得”的規則，這個記憶體順序和看到的一樣顯然是不對的，所以要把這兩個位元組的位置調換。
調換的方法可以自己定義，但用已經有的API還是更為方便。
網路位元組順序與主機位元組順序NBO與HBO
網路位元組順序NBO（Network Byte Order）：按從高到低的順序儲存，在網路上使用統一的網路位元組順序，可以避免相容性問題。
主機位元組順序（HBO，Host Byte Order）：不同的機器HBO不相同，與CPU設計有關計算機資料儲存有兩種位元組優先順序：高位位元組優先和低位位元組優先。
Internet上資料以高位位元組優先順序在網路上傳輸，所以對於在內部是以低位位元組優先方式儲存資料的機器，在Internet上傳輸資料時就需要進行轉換。
相關網路函式
htonl()
簡述：
將主機的無符號長整形數轉換成網路位元組順序。
#include <winsock.h>
u_long PASCAL FAR htonl( u_long hostlong);
hostlong：主機位元組順序表達的32位數。
註釋：
本函式將一個32位數從主機位元組順序轉換成網路位元組順序。
返回值：
htonl()返回一個網路位元組順序的值。
inet_ntoa()
簡述：
將網路地址轉換成“.”點隔的字串格式。
#include <winsock.h>
char FAR* PASCAL FAR inet_ntoa( struct in_addr in);
in：一個表示Internet主機地址的結構。
註釋：
本函式將一個用in引數所表示的Internet地址結構轉換成以“.” 間隔的諸如“a.b.c.d”的字串形式。請注意inet_ntoa()返回的字串存放在WINDOWS套介面實現所分配的記憶體中。應用程式不應假設該記憶體是如何分配的。在同一個執行緒的下一個WINDOWS套介面呼叫前，資料將保證是有效。
返回值：
若無錯誤發生，inet_ntoa()返回一個字元指標。否則的話，返回NULL。其中的資料應在下一個WINDOWS套介面呼叫前複製出來。
網路中傳輸的資料有的和本地位元組儲存順序一致，而有的則截然不同，為了資料的一致性，就要把本地的資料轉換成網路上使用的格式，然後傳送出去，接收的時候也是一樣的，經過轉換然後才去使用這些資料，基本的庫函式中提供了這樣的可以進行位元組轉換的函式，如和htons() htonl() ntohs() ntohl()，這裡n表示network，h表示host，htons() htonl()用於本地位元組向網路位元組轉換的場合，s表示short，即對2位元組操作，l表示long即對4位元組操作。同樣ntohs()ntohl()用於網路位元組向本地格式轉換的場合。
inet_ntoa() 將網路位元組序地址轉換成“.”點隔的字串格式
inet_addr() 將“.”點隔字串地址轉換成網路位元組序地址
htonl() 將主機位元組序轉換為網路位元組序 long
ntohl() 將網路位元組序轉換為主機位元組序 long
htons() 將主機位元組序轉換為網路位元組序 short
ntohs() 將網路位元組序轉換為主機位元組序 short
intel cpu的主機資料是小端儲存模式
網路傳輸是大端儲存模式
小端儲存模式 0x1234H 34H存在低地址，12H存在高地址
一、概念及詳解
在各種體系的計算機中通常採用的位元組儲存機制主要有兩種： big-endian和little-endian，即大端模式和小端模式。
先回顧兩個關鍵詞，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。
舉例，雙位元組數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，對於bit序列中的序號編排方式如下（以雙位元組數0x8B8A為例）：
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。
舉例，雙位元組數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，對於bit序列中的序號編排和Big-Endian剛好相反，其方式如下（以雙位元組數0x8B8A為例）：
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、陣列在大端小端情況下的儲存：
以unsigned int value = 0x12345678為例，分別看看在兩種位元組序下其儲存情況，我們可以用unsigned char buf[4]來表示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、大端小端轉換方法：
Big-Endian轉換成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、大端小端檢測方法：
如何檢查處理器是big-endian還是little-endian?
聯合體union的存放順序是所有成員都從低地址開始存放，利用該特性就可以輕鬆地獲得了CPU對記憶體採用Little-endian還是Big-endian模式讀寫。
int checkCPUendian()
{
union
{
unsigned int a;
unsigned char b;
}c;
c.a = 1;
return (c.b == 1);
}
網路位元組順序
1、位元組內的位元位不受這種順序的影響
比如一個位元組 1000 0000 （或表示為十六進位制 80H)不管是什麼順序其記憶體中的表示法都是這樣。
2、大於1個位元組的資料型別才有位元組順序問題
比如 Byte A，這個變數只有一個位元組的長度，所以根據上一條沒有位元組順序問題。所以位元組順序是“位元組之間的相對順序”的意思。
3、大於1個位元組的資料型別的位元組順序有兩種
比如 short B，這是一個兩位元組的資料型別，這時就有位元組之間的相對順序問題了。
網路位元組順序是“所見即所得”的順序。而Intel型別的CPU的位元組順序與此相反。
比如上面的 short B=0102H(十六進位制，每兩位表示一個位元組的寬度）。所見到的是“0102”，按一般數學常識，數軸從左到右的方向增加，即記憶體地址從左到右增加的話，在記憶體中這個 short B的位元組順序是：
01 02
這就是網路位元組順序。所見到的順序和在記憶體中的順序是一致的！
而相反的位元組順序就不同了，其在記憶體中的順序為：02 01
假設通過抓包得到網路資料的兩個位元組流為：01 02
如果這表示兩個 Byte型別的變數，那麼自然不需要考慮位元組順序的問題。
如果這表示一個 short 變數，那麼就需要考慮位元組順序問題。根據網路位元組順序“所見即所得”的規則，這個變數的值就是：0102
假設本地主機是Intel型別的，那麼要表示這個變數，有點麻煩：
定義變數 short X，
位元組流地址為：pt，按順序讀取記憶體是為
x=*((short*)pt);
那麼X的記憶體順序當然是 01 02
按非“所見即所得”的規則，這個記憶體順序和看到的一樣顯然是不對的，所以要把這兩個位元組的位置調換。
調換的方法可以自己定義，但用已經有的API還是更為方便。
網路位元組順序與主機位元組順序NBO與HBO
網路位元組順序NBO（Network Byte Order）：按從高到低的順序儲存，在網路上使用統一的網路位元組順序，可以避免相容性問題。
主機位元組順序（HBO，Host Byte Order）：不同的機器HBO不相同，與CPU設計有關計算機資料儲存有兩種位元組優先順序：高位位元組優先和低位位元組優先。
Internet上資料以高位位元組優先順序在網路上傳輸，所以對於在內部是以低位位元組優先方式儲存資料的機器，在Internet上傳輸資料時就需要進行轉換。
相關網路函式
htonl()
簡述：
將主機的無符號長整形數轉換成網路位元組順序。
#include <winsock.h>
u_long PASCAL FAR htonl( u_long hostlong);
hostlong：主機位元組順序表達的32位數。
註釋：
本函式將一個32位數從主機位元組順序轉換成網路位元組順序。
返回值：
htonl()返回一個網路位元組順序的值。
inet_ntoa()
簡述：
將網路地址轉換成“.”點隔的字串格式。
#include <winsock.h>
char FAR* PASCAL FAR inet_ntoa( struct in_addr in);
in：一個表示Internet主機地址的結構。
註釋：
本函式將一個用in引數所表示的Internet地址結構轉換成以“.” 間隔的諸如“a.b.c.d”的字串形式。請注意inet_ntoa()返回的字串存放在WINDOWS套介面實現所分配的記憶體中。應用程式不應假設該記憶體是如何分配的。在同一個執行緒的下一個WINDOWS套介面呼叫前，資料將保證是有效。
返回值：
若無錯誤發生，inet_ntoa()返回一個字元指標。否則的話，返回NULL。其中的資料應在下一個WINDOWS套介面呼叫前複製出來。
網路中傳輸的資料有的和本地位元組儲存順序一致，而有的則截然不同，為了資料的一致性，就要把本地的資料轉換成網路上使用的格式，然後傳送出去，接收的時候也是一樣的，經過轉換然後才去使用這些資料，基本的庫函式中提供了這樣的可以進行位元組轉換的函式，如和htons() htonl() ntohs() ntohl()，這裡n表示network，h表示host，htons() htonl()用於本地位元組向網路位元組轉換的場合，s表示short，即對2位元組操作，l表示long即對4位元組操作。同樣ntohs()ntohl()用於網路位元組向本地格式轉換的場合。
inet_ntoa() 將網路位元組序地址轉換成“.”點隔的字串格式
inet_addr() 將“.”點隔字串地址轉換成網路位元組序地址
htonl() 將主機位元組序轉換為網路位元組序 long
ntohl() 將網路位元組序轉換為主機位元組序 long
htons() 將主機位元組序轉換為網路位元組序 short
ntohs() 將網路位元組序轉換為主機位元組序 short
intel cpu的主機資料是小端儲存模式
網路傳輸是大端儲存模式
小端儲存模式 0x1234H 34H存在低地址，12H存在高地址
大端儲存模式 0x1234H 34H存在高地址，12H存在低地址
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