网络编程字节序转换问题

一：大小端

（一）大小端区别（字节）

区别是依据：计算机系统在存储数据时起始地址是高地址还是低地址。

小端：从低地址开始存储

大端：从高地址开始存储

补充：这里大小端是按字节区别的，还有按字的。按字节，则字节大小数据不会改变数据格式，所以如上图中小端“1”,和大端“1”是一样存储的

补充：在内存中存储数据还是从低地址开始寻址，找到一块空间分配以后，根据大小端区别向内部填充数据

（二）代码实现对大小端的判断

#include <iostream>
#include <stdint.h>

using namespace std;

bool bigCheck()
{
    union Check{ //起始地址是一致的
        char a;
        uint32_t data;
    };
    Check c;
    c.data = 1;
    if(1==c.a){
        return false;
    }
    return true;
}

int main(int argc,char* argv[])
{
    if(bigCheck()){
        cout<<"big "<<endl;
    }else{
        cout<<"small "<<endl;
    }
    return 0;
}

1.选取内存空间

2.大端存放数据

3.小端存放数据

输出结果：

二：本地系统与网络中的大小端问题

（一）本地操作系统与网络字节序

1.本地字节序

不同操作系统可能会采用不同的字节序，所以当通信双方字节序不同时需要考虑字节序转化问题

2.网络字节序

为了避免在网络通信中引入其他复杂性，网络字节序统一是大端的

（二）序列化与反序列化

任何变量，不管是堆变量还是栈变量都对应着操作系统中的一块内存，由于内存对齐的要求程序中的变量并不是紧凑存储的，例如一个c语言的结构体Test在内存中的布局可能如下图所示。

1.序列化：通过将计算机语言中的内存对象转换为网络字节流，例如把c语言中的结构体Test转化成uint8_t data[6]字节流。

2.反序列化：将网络字节流转换为计算机语言中的内存对象，例如把uint8_t data[6]字节流转化成c语言中的结构体Test。

通过序列化可以使得网络传输得到数据量更少，通过反序列化使得数据接受时格式与原来一致。

三：网络编程中的一点小疑惑

（一）前面提到本地字节序和网络字节序（大小端）不同，那么如何转换？？

htonl()--"Host to Network Long"
ntohl()--"Network to Host Long"
htons()--"Host to Network Short"
ntohs()--"Network to Host Short"  

以上4种函数实现了对16位、32位数据的网络到本地、本地到网络的转换。

补充：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，大小端的最小单位为字节(byte)

（二）本地到网络中的哪些数据需要转换？？（重点）

不是所有从本地传输到网络中的数据都需要进行大小端的转换！！！

我们只需要将IP网络层需要访问的数据转化为大端模式，这样网络才知道如何传递、转发数据。而这些数据是指IP地址和端口，IP网络层需要根据这些信息进行转发。

IP为网络层，使用的是大端字节序，在IP层中要读取TCP头部中的信息，以确定要访问的地址。

所以要将port，ip等将在网络层被读取的信息转为大端字节序。

而发送的具体信息，并不被网络层所读取（只是传输），因此只要保证接受方与发送发使用的字节序相同，就不需要进行转换