字节序大端和小端

什么是大端存储和小端存储？

大端模式（Big-endian)：高字节存储在低地址，低字节存储在高地址。也就是说，数据的最高有效字节存储在内存的起始地址。
小端模式（Little-endian)：低字节存储在低地址，高字节存储在高地址。也就是说，数据的最低有效字节存储在内存的起始地址。

假设有一个32位整数0x12345678，在内存中占据4个字节。
在我们叫法中，二进制位有低位到高位，那么也要低字节到高字节。

高字节存储在低地址，为大端
低字节存储在低地址为小端

为什么会有大小端转换问题

1.硬件架构差异

不同的计算机硬件架构采用不同的字节序。例如：大端模式（Big-endian）：通常在一些网络协议和大型机系统（如IBM的大型机）中使用。小端模式（Little-endian）：在大多数现代个人计算机、服务器、嵌入式系统中使用（如基于 x86和x86_64的系统）。
当在不同硬件平台之间传递多字节数据时，如通过网络通信、文件存储或进程间通信，如果不处理字节序的差异，就可能导致数据解释错误。

2.网络协议的要求

许多网络协议规定数据传输时必须使用特定的字节序。例如，TCP/IP协议使用大端序作为标准（也称为网络字节序）。因此，当数据在不同系统之间通过网传输时，可能需要在主机字节序与网络字节序之间进行转换。

3.文件和数据格式

某些文件格式或数据格式（如图片、音频、视频、数据库文件等）规定了特定的字节序。例如，图像文件格式BMP在文件头中使用小端序存储数据。如果在大端模式的系统上读取或写入这种文件，需要进行字节序转换。

如何检查自己电脑是大端还是小端？

可以通过联合体

#include <iostream>
using namespace std;union {int i;//4字节，32位char c[4];//4字节字符数组
}test;int  main()
{test.i = 0x12345678;//根据第一个字节的值判断大小端if (test.c[0] == 0x78){cout << "低字节放在低地址 为小端" << endl;}else if (test.c[0] == 0x12){cout << "高字节放在低地址 为大端" << endl;}else{cout << "无法确定字节序" << endl;}return 0;
}

大端小端处理函数

在C++中，处理大端（BigEndian）和小端（LittleEndian）存储的相关函数和方法通常与字节序的转换有关。 C++并没有内置的标准库函数专门用于处理大端和小端之间的转换，但可以通过以下几种方式来进行字节序的转换：

使用位运算操作来手动转换大端和小端。

以下是一个示例，将32位整数从小端转换为大端：

#include <iostream>
using namespace std;//将小端转换为大端
uint32_t littleToBigEndian(uint32_t littleEndian)
{return ((littleEndian & 0xFF000000) >> 24) |((littleEndian & 0x00FF0000) >> 8) |((littleEndian & 0x0000FF00) << 8) |((littleEndian & 0xFF0000FF) << 24);
}
int main()
{uint32_t littleEndian = 0x12345678;uint32_t bigEndian = littleToBigEndian(littleEndian);cout << hex << "小端: 0x" << littleEndian << endl;cout << hex << "大端: 0x" << bigEndian << endl;return 0;
}

使用标准库中的htonl和ntohl函数

在网络编程中，POSIX标准提供了htonl（Host to Network Long）、htons（Host to Network Short）、ntohl（Network to Host Long）和ntohs（Network to Host Short）这些函数用于字节序转换。这些函数可以用于转换16位和32位的整数。

htohl和ntohl：用于转换32位（long）的字节序。
htons和ntohs：用于转换16位（short）的字节序。

这些函数在<arpa/inet.h>(Linux/Unix）或<winsock2.h>（Windows）头文件中定义。

代码示例：

需要添加系统的lib。

#include <iostream>
#include <cstdint>
#include <WinSock2.h>using namespace std;int main()
{uint32_t hostOrder = 0x12345678;//主机转网络uint32_t networkOrder = htonl(hostOrder);cout << hex << "host : 0x" << hostOrder << endl;cout << hex << "Net : 0x" << networkOrder << endl;//网络转主机uint32_t hostConvertedBack = ntohl(networkOrder);cout << hex << "hostConvertedBack : 0x" << hostConvertedBack << endl;return 0;
}