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关于高位字节与低位字节简洁明了的说明,以及高低字节序转换函数

2024-02-20 13:57| 来源: 网络整理| 查看: 265

一般一个16位(双字节)的数据,比如 FF1A  (16进制) 那么高位字节就是FF,低位是1A

如果是32位的数据,比如  3F68415B 高位字(不是字节)是3F68 低位字是415B

右边是低位位,左边是高位

 

C语言中的高位字节和低位字节是什么意思?

通常我们从最高有效位(most significant digit)开始自左向右书写一个数字。在理解有效位这个概念时,可以想象一下你的支票数额的第一位增加1和最后一位增加1之间的巨大区别,前者肯定会让你喜出望外。

计算机内存中一个字节的位相当于二进制数的位,这意味着最低有效位表示1,倒数第二个有效位表示2×1或2,倒数第三个有效位表示2×2×1或4,依此类推。如果用内存中的两个字节表示一个16位的数,那么其中的一个字节将存放最低的8位有效位,而另一个字节将存放最高的8位有效位,见图10.5。存放最低的8位有效位的字节被称为最低有效位字节或低位字节,而存放最高的8位有效位的字节被称为最高有效位字节或高位字节。             高位字节                       低位字节   ↓------------------------------↓    ↓-----------------------------↓              15  14  13  12  11  10  9.  8.  7.  6.  5.  4.  3.  2.  1.  0. 

 

16位和32位的数是怎样存储的

 

一个16位的数占两个字节的存储空间,即高位字节和低位字节(见10.5中的介绍)。如果你是在纸上书写一个16位的数,你总是会把高位字节写在前面,而把低位字节写在后面。然而,当这个数被存储到内存中时,并没有固定的存储顺序。

如果我们用M和L分别表示高位字节和低位字节,那么可以有两种方式把这两个字节存储到内存中,即M在前L在后或者L在前M在后。把M存储在前的顺序被称为“正向(forward)”或“高位优先(big—endian)”顺序;把L存储在前的顺序被称为“逆向(reverse)”或“低位优先(little—endian)”顺序。

big—endian这个术语的含义是数的“高位(big end)”存储在前,同时这也是对《Gulliver'sTravels》这本书中的一个词的引用,在该书中big—endian一词是指那些从大头开始吃一个煮鸡蛋的人。

大多数计算机按正向顺序存储一个数,Intel CPU按逆向顺序存储一个数,因此,如果试图将基于Intel CPU的计算机连到其它类型的计算机上,就可能会引起混乱。

一个32位的数占4个字节的存储空间,如果我们按有效位从高到低的顺序,分别用Mm,Ml,Lm和Ll表示这4个字节,那么可以有4!(4的阶乘,即24)种方式来存储这些字节。在过去的这些年中,人们在设计计算机时,几乎用遍了这24种方式。然而,时至今天,只有两种方式是最流行的,一种是(Mm,MI,Lm,LD,也就是高位优先顺序,另一种是(Ll,Lm,Ml,Mm),也就是低位优先顺序。和存储16位的数一样,大多数计算机按高位优先顺序存储32位的数,但基于Intel CPU的计算机按低位优先顺序存储32位的数。

高低字节序转换

在Linux和Windows网络编程时需要用到htons和htonl函数,用来将主机字节顺序转换为网络字节顺序。

     在Intel机器下,执行以下程序

int main() ...{    printf("%d /n",htons(16));       return 0; } 得到的结果是4096,初一看感觉很怪。

    解释如下,数字16的16进制表示为0x0010,数字4096的16进制表示为0x1000。 由于Intel机器是小尾端,存储数字16时实际顺序为1000,存储4096时实际顺序为0010。因此在发送网络包时为了报文中数据为0010,需要经过htons进行字节转换。如果用IBM等大尾端机器,则没有这种字节顺序转换,但为了程序的可移植性,也最好用这个函数。

   另外用注意,数字所占位数小于或等于一个字节(8 bits)时,不要用htons转换。这是因为对于主机来说,大小尾端的最小单位为字节(byte)。

 

Part 2: 大小端模式

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:将低序字节存储在起始地址 2. Big endian: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 8) | /

                                                 (((uint16)(A) & 0x00ff) > 24) | /

                                                 (((uint32)(A) & 0x00ff0000) >> 8) | /

                                                 (((uint32)(A) & 0x0000ff00)



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