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编程问答

网络数据的大小端问题

發布時間：2025/3/12 编程问答 22 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得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

不同 CPU 中，4 字節整數 1 在內存空間的存儲方式是不同的。4 字節整數 1 可用 2 進制表示如下：

00000000 00000000 00000000 00000001

有些 CPU 以上面的順序存儲到內存，另外一些 CPU 則以倒序存儲，如下所示：

00000001 00000000 00000000 00000000

若不考慮這些就收發數據會發生問題，因為保存順序的不同意味著對接收數據的解析順序也不同。

大端序和小端序

CPU 向內存保存數據的方式有兩種：

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

僅憑描述很難解釋清楚，不妨來看一個實例。假設在 0x20 號開始的地址中保存 4 字節 int 型數據 0x12345678，大端序 CPU 保存方式如下圖所示：

圖1：整數 0x12345678 的大端序字節表示

對于大端序，最高位字節 0x12 存放到低位地址，最低位字節 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 0x12345678 的小端序字節表示

不同 CPU 保存和解析數據的方式不同（主流的 Intel 系列 CPU 為小端序），小端序系統和大端序系統通信時會發生數據解析錯誤。因此在發送數據前，要將數據轉換為統一的格式——網絡字節序（Network Byte Order）。網絡字節序統一為大端序。

主機 A 先把數據轉換成大端序再進行網絡傳輸，主機 B 收到數據后先轉換為自己的格式再解析。

網絡字節序轉換函數

在《bind()和connect()函數：綁定套接字并建立連接》一節中講解了 sockaddr_in 結構體，其中就用到了網絡字節序轉換函數，如下所示：

//創建sockaddr_in結構體變量

struct sockaddr_in serv_addr;

memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr)); //每個字節都用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

htons() 用來將當前主機字節序轉換為網絡字節序，其中h代表主機（host）字節序，n代表網絡（network）字節序，s代表short，htons 是 h、to、n、s 的組合，可以理解為”將 short 型數據從當前主機字節序轉換為網絡字節序“。

常見的網絡字節轉換函數有：

htons()：host to network short，將 short 類型數據從主機字節序轉換為網絡字節序。
ntohs()：network to host short，將 short 類型數據從網絡字節序轉換為主機字節序。
htonl()：host to network long，將 long 類型數據從主機字節序轉換為網絡字節序。
ntohl()：network to host long，將 long 類型數據從網絡字節序轉換為主機字節序。

通常，以s為后綴的函數中，s代表 2 個字節 short，因此用于端口號轉換；以l為后綴的函數中，l代表 4 個字節的 long，因此用于 IP 地址轉換。

舉例說明上述函數的調用過程：

#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;

}

運行結果：
Host ordered port: 0x1234
Network ordered port: 0x3412
Host ordered address: 0x12345678
Network ordered address: 0x78563412

另外需要說明的是，sockaddr_in 中保存 IP 地址的成員為 32 位整數，而我們熟悉的是點分十進制表示法，例如 127.0.0.1，它是一個字符串，因此為了分配 IP 地址，需要將字符串轉換為 4 字節整數。

inet_addr() 函數可以完成這種轉換。inet_addr() 除了將字符串轉換為 32 位整數，同時還進行網絡字節序轉換。請看下面的代碼：

#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);