在网络编程中，特别是底层网卡驱动开发时，常常遇到字节序问题。字节序指的是多字节数据类型在内存中存放的顺序，高位保存在低地址还是高地址，以此来划分大端还是小端。
1 大端和小端
大端和小端指的是 cpu 的属性，常见的 intel 的 x86 cpu 是小端的，mips 架构的 cpu 是大端的。
假设有一个 int 类型的数据，值为 0x12345678，保存在地址 0x400 ~ 0x403 这 4 个字节的位置。
大端：
在大端 cpu 上，存储情况如下图所示，高位存储在低地址。0x12 是高位，存储在地址 0x400 上；0x78 是低位，存储才 0x403 上。
小端：
小端与大端相反，高位存储在高地址。0x12 是高位，存储在 0x403；0x78 是低位，存储在 0x400。
注：
（1）大端更符合我们直观的阅读顺序以及平时的习惯
（2）大端，小端，指的是字节序，大小端不同，字节存储顺序是不一样的。
大端，小端并不影响一个字节内部的 bit 的顺序。
对于一个字节的数据类型，比如 char，不受大端还是小端的影响。
（2）无论是大端序还是小端序，对于上边这个 int 类型的数据来书，这个数据的地址都是 0x400，即数据所在内存空间的低地址
如何判断大端还是小端 ？
如下代码可以判断大端还是小端，使用 union 数据结构的特点，union test 中有两个成员，一个是 char 类型，一个是 int 类型，union 占用 4 个字节，char 类型保存在 4 个字节的低地址。
如果 a 是 0x12，说明高位数据保存在了低地址，是大端；否则，是小端。
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
union test {
char a;
int b;
};
union test t;
t.b = 0x12345678;
if (t.a == 0x12) {
printf("大端\n");
} else {
printf("小端\n");
}
return 0;
}
程序编译之后运行，打印小端，与 lscpu 查看到的信息是一致的。
2 网络序和主机序
网络序与大端序是一致的，不管机器是大端的还是小端，发向网络的数据以及从网络中接收的数据都是大端的。大端，网络序与我们平时的思维习惯是一致的。
网络序规定，收到的数据的第一个字节是高位。在数据的发送侧是从低地址发送数据，接收侧先到来的数据也是存储在低地址。所以高位存储在低地址，网络序和大端是一致的。
主机序与 cpu 有关，可能是大端的，也可能是小端的。
3 转换函数
linux 下 的 <arpa/inet.h> 头文件中提供了 4 个函数。4 个函数中的 h 表示 host，主机序；n 表示 net，网络序；l 针对的是 u32 的数据；s 针对的是 u16 的数据。htonl 就是将 32 位的数据从主机序转化为网络序。
uint32_t htonl(uint32_t hostlong);
uint16_t htons(uint16_t hostshort);
uint32_t ntohl(uint32_t netlong);
uint16_t ntohs(uint16_t netshort);
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>
int main() {
unsigned int a = 0x12345678;
unsigned short b = 0x1234;
printf("unsigned int 0x%x, host to net: 0x%x\n", a, htonl(a));
printf("unsigned int 0x%x, net to host: 0x%x\n", a, ntohl(a));
printf("unsigned short 0x%x, host to net: 0x%x\n", b, htons(b));
printf("unsigned short 0x%x, net to host: 0x%x\n", b, ntohs(b));
return 0;
}
怎么对 64 位数据进行字节序转换 ？
如下代码实现了 64 位数据的字节序转换。最容易出错的是函数的最后一行 return (unsigned long)(((unsigned long)net_low << 32) | net_high);，其中 net_low 需要使用 unsigned long 进行转换，否则会发生数据丢失。
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>
unsigned long htonll(unsigned long host_ul) {
unsigned int host_ul_low = host_ul & 0x00000000ffffffff;
unsigned int host_ul_high = host_ul >> 32;
printf("1, low = 0x%x, high = 0x%x\n", host_ul_low, host_ul_high);
unsigned int net_low = htonl(host_ul_low);
unsigned int net_high = htonl(host_ul_high);
printf("2, low = 0x%x, high = 0x%x\n", net_low, net_high);
return (unsigned long)(((unsigned long)net_low << 32) | net_high);
}
int main() {
unsigned long a = 0x1122334455667788;
printf("0x%llx\n", htonll(a));
return 0;
}
运行结果如下：
