網絡字節序和大小端字節序

http://blog.csdn.net/luotuo44/article/details/19234553

 

先說說為什么會有大小端字節序的問題。現在PC機的一個整型變量一般是32位的，由4個字節組成。在計算機內存中，每個字節都是有地址的。也就是說一個整型的4個字節的地址是不同的，有高低地址之分。對於一個整數，如632523，其對應的二進制位1001 10100110 11001011。需要3個字節才能放得下。這時就存在一個問題，對於低8位11001011是存放在整型的那4個字節的低地址位還是高地址位。

        如果將低8位存放在4個字節中的低地址位，稱為小端字節序，如果將低8位存放在高地址位，則為大端字節序。助記：沿着內存的增長方向，先存低8位是的小端；先存高8位的是大端。大小端字節序是由CPU決定的[1][2][3]。

        雖然不同的CPU廠商可以隨意選擇一種字節序作為自己的內存字節序，但是網絡字節序就不能任由各個CPU選擇，網絡字節序被規定為大端字節序。

        一般來說，主機要先把端口號從主機字節序轉換到網絡字節序。有下面的函數可以相互轉換。

 

#include<netinet/in.h>
unsigned long int htonl(unsigned long int hostlong);
unsigned short int htons(unsigned short int hostshort);
unsigned long int ntohl(unsigned long int netlong);
unsigned short int ntohs(unsigned short int netshort);

 

        其中，htonl 表示”host to network long”。

        有了這些轉換函數，用戶就不需要知道所在的OS/CPU用的什么字節序。反正這些函數會被我們想要的值轉換成網絡字節序的值。

 

        除了這4個函數外，在頭文件endian.h中，還定義了很多主機字節序和大小端字節序相互轉換的函數。

        從這里可以看到，下面函數是在glibc 2.9及之后的版本才支持。可以用$ldd --version命令 查看glibc的版本。 

       

 

       其中，be是表示大端，le是表示小端。

 

       上圖中的那些函數（其實那些是宏定義），用來配置端口號是沒有用的，因為已經有htons函數了。但在解決TCP粘包問題中，這些函數就可以派上用場了。

        解決TCP粘包問題的一個方法是，在每條消息的頭部添加一個長度字段。每一個主機在發送消息前，都把長度轉換成大端字節序存放（轉換成小端字節序也行，只要CS兩端統一即可）。然后發送消息。對端在收到消息的長度字段后，就將其從大端字節序轉換成主機字節序。

       這里存在一個問題，怎么將怎么將收到的字節流轉換成大端字節序的整型變量。答案是用memcpy函數。在發送端將整型變量變成字節流也是用這個函數。

 

       如下面代碼所示：

 

 //發送端
 int len = htobe32(a);
 char ch[10];
 memcpy(ch, &len, sizeof(len) );

//接收端
int len;
char* message;
memcpy(&len, message, sizeof(len) );
a = be32toh(len);

 

CDataStream里的實現是通過賦值運算實現的：

void writeint32(int32 iValue)
{
　　assert((current_ + sizeof(int32)) <= (buffer_ + size_));
　　if((current_ + sizeof(int32)) <= (buffer_ + size_))
　　{　　
　　　　*((int32*)current_) = iValue;
　　　　current_ +=sizeof(int32);
　　}
　　else
　　　　good_bit_ = false;
}

 

int readint32()
{
　　assert((current_ + sizeof(int32)) <= (buffer_ + size_));
　　if((current_ + sizeof(int32)) <= (buffer_ + size_))
　　{
　　　　current_ +=sizeof(int32);
　　　　return *((int32*)(current_-sizeof(int32)));
　　}
　　good_bit_ = false;
　　return 0;

}

 

不過它沒有處理網絡字節序和主機字節序

 

 

 

參考：

[1]  http://en.wikipedia.org/wiki/Endianness

[2] http://stackoverflow.com/questions/9237317/what-makes-a-system-little-endian-or-big-endian

[3] http://superuser.com/questions/308274/what-determines-endianness