當(dāng)前位置：首頁(yè) > 编程资源 > 编程问答 >内容正文

编程问答

网络数据的大小端问题

發(fā)布時(shí)間：2025/3/12 编程问答 54 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了网络数据的大小端问题小編覺(jué)得挺不錯(cuò)的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個(gè)參考.

不同 CPU 中，4 字節(jié)整數(shù) 1 在內(nèi)存空間的存儲(chǔ)方式是不同的。4 字節(jié)整數(shù) 1 可用 2 進(jìn)制表示如下：

00000000 00000000 00000000 00000001

有些 CPU 以上面的順序存儲(chǔ)到內(nèi)存，另外一些 CPU 則以倒序存儲(chǔ)，如下所示：

00000001 00000000 00000000 00000000

若不考慮這些就收發(fā)數(shù)據(jù)會(huì)發(fā)生問(wèn)題，因?yàn)楸４骓樞虻牟煌馕吨鴮?duì)接收數(shù)據(jù)的解析順序也不同。

大端序和小端序

CPU 向內(nèi)存保存數(shù)據(jù)的方式有兩種：

大端序（Big Endian）：高位字節(jié)存放到低位地址（高位字節(jié)在前）。
小端序（Little Endian）：高位字節(jié)存放到高位地址（低位字節(jié)在前）。

僅憑描述很難解釋清楚，不妨來(lái)看一個(gè)實(shí)例。假設(shè)在 0x20 號(hào)開(kāi)始的地址中保存 4 字節(jié) int 型數(shù)據(jù) 0x12345678，大端序 CPU 保存方式如下圖所示：

圖1：整數(shù) 0x12345678 的大端序字節(jié)表示

對(duì)于大端序，最高位字節(jié) 0x12 存放到低位地址，最低位字節(jié) 0x78 存放到高位地址。小端序的保存方式如下圖所示：

圖2：整數(shù) 0x12345678 的小端序字節(jié)表示

不同 CPU 保存和解析數(shù)據(jù)的方式不同（主流的 Intel 系列 CPU 為小端序），小端序系統(tǒng)和大端序系統(tǒng)通信時(shí)會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)解析錯(cuò)誤。因此在發(fā)送數(shù)據(jù)前，要將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的格式——網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序（Network Byte Order）。網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序統(tǒng)一為大端序。

主機(jī) A 先把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成大端序再進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸，主機(jī) B 收到數(shù)據(jù)后先轉(zhuǎn)換為自己的格式再解析。

網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序轉(zhuǎn)換函數(shù)

在《bind()和connect()函數(shù)：綁定套接字并建立連接》一節(jié)中講解了 sockaddr_in 結(jié)構(gòu)體，其中就用到了網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序轉(zhuǎn)換函數(shù)，如下所示：

//創(chuàng)建sockaddr_in結(jié)構(gòu)體變量

struct sockaddr_in serv_addr;

memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr)); //每個(gè)字節(jié)都用0填充

serv_addr.sin_family = AF_INET; //使用IPv4地址

serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); //具體的IP地址

serv_addr.sin_port = htons(1234); //端口號(hào)

htons() 用來(lái)將當(dāng)前主機(jī)字節(jié)序轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序，其中h代表主機(jī)（host）字節(jié)序，n代表網(wǎng)絡(luò)（network）字節(jié)序，s代表short，htons 是 h、to、n、s 的組合，可以理解為”將 short 型數(shù)據(jù)從當(dāng)前主機(jī)字節(jié)序轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序“。

常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)字節(jié)轉(zhuǎn)換函數(shù)有：

htons()：host to network short，將 short 類型數(shù)據(jù)從主機(jī)字節(jié)序轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序。
ntohs()：network to host short，將 short 類型數(shù)據(jù)從網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序轉(zhuǎn)換為主機(jī)字節(jié)序。
htonl()：host to network long，將 long 類型數(shù)據(jù)從主機(jī)字節(jié)序轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序。
ntohl()：network to host long，將 long 類型數(shù)據(jù)從網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序轉(zhuǎn)換為主機(jī)字節(jié)序。

通常，以s為后綴的函數(shù)中，s代表 2 個(gè)字節(jié) short，因此用于端口號(hào)轉(zhuǎn)換；以l為后綴的函數(shù)中，l代表 4 個(gè)字節(jié)的 long，因此用于 IP 地址轉(zhuǎn)換。

舉例說(shuō)明上述函數(shù)的調(diào)用過(guò)程：

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <WinSock2.h>

#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")

int main(){

unsigned short host_port = 0x1234, net_port;

unsigned long host_addr = 0x12345678, net_addr;

net_port = htons(host_port);

net_addr = htonl(host_addr);

printf("Host ordered port: %#x\n", host_port);

printf("Network ordered port: %#x\n", net_port);

printf("Host ordered address: %#lx\n", host_addr);

printf("Network ordered address: %#lx\n", net_addr);

system("pause");

return 0;

}

運(yùn)行結(jié)果：
Host ordered port: 0x1234
Network ordered port: 0x3412
Host ordered address: 0x12345678
Network ordered address: 0x78563412

另外需要說(shuō)明的是，sockaddr_in 中保存 IP 地址的成員為 32 位整數(shù)，而我們熟悉的是點(diǎn)分十進(jìn)制表示法，例如 127.0.0.1，它是一個(gè)字符串，因此為了分配 IP 地址，需要將字符串轉(zhuǎn)換為 4 字節(jié)整數(shù)。

inet_addr() 函數(shù)可以完成這種轉(zhuǎn)換。inet_addr() 除了將字符串轉(zhuǎn)換為 32 位整數(shù)，同時(shí)還進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序轉(zhuǎn)換。請(qǐng)看下面的代碼：

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <WinSock2.h>

#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")

int main(){

char *addr1 = "1.2.3.4";

char *addr2 = "1.2.3.256";

unsigned long conv_addr = inet_addr(addr1);

if(conv_addr == INADDR_NONE){

puts("Error occured!");

}else{

printf("Network ordered integer addr: %#lx\n", conv_addr);

}

conv_addr = inet_addr(addr2);