操作系统中的大头小头字节序

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操作系统中的大头小头字节序

网络字节序与主机字节序



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（小头）：将低序字节存储在起始地址

2． Big endian（大头）：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



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   0x23       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



一般来说，x86 系列CPU 都是little-endian 的字节序，PowerPC 通常是Big endian，还有的CPU 能通过跳线来设置CPU 工作于Little endian 还是Big endian 模式。
解答：
显然，解答这个问题的方法只能是将一个字节（CHAR/BYTE 类型）的数据和一个整型数据存放于同样的内存
开始地址，通过读取整型数据，分析CHAR/BYTE 数据在整型数据的高位还是低位来判断CPU 工作于Little
endian 还是Big endian 模式。得出如下的答案：

1. typedef unsigned char BYTE;
   
2. int main(int argc, char* argv[])
   
3. {
   
4. unsigned int num,*p;
   
5. p = &num;
   
6. num = 0;
   
7. *(BYTE *)p = 0xff;
   
8. if(num == 0xff)
   
9. {
   
10. printf("The endian of cpu is little\n");
    
11. }
    
12. else //num == 0xff000000
    
13. {
    
14. printf("The endian of cpu is big\n");
    
15. }
    
16. return 0;
    
17. }
    

复制代码

实现同样的功能，我们来看看Linux 操作系统中相关的源代码是怎么做的：

1. static union { char c[4]; unsigned long mylong; } endian_test = {{ 'l', '?', '?', 'b' } };
   
2. 
   
3. #define ENDIANNESS ((char)endian_test.mylong)

复制代码

Linux 的内核作者们仅仅用一个union 变量和一个简单的宏定义就实现了一大段代码同样的功能！由以上一段代码我们可以深刻领会到Linux 源代码的精妙之处！(如果ENDIANNESS=’l’表示系统为little endian,为’b’表示big endian )

蓝猫淘气啦啦

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