每个数据类型在内存中都会被分配若干个字节,而这些字节在内存中的存储顺序就是字节序。在计算机底层存储中,有两种常见的字节序:大端字节序和小端字节序。
- 大端字节序:高位字节在前,低位字节在后;
- 小端字节序:低位字节在前,高位字节在后。
事实上,字节序在很多情况下并不影响程序的正确性,但在一些特殊情况下会造成问题,比如:
- 不同类型的计算机之间进行信息交换时,字节序需要保持一致;
- 程序在读写跨平台二进制格式时需要正确处理字节序。
因此,了解大小端字节序存储的原理和相关知识是必要的。
大小端字节序存储原理
在计算机底层存储中,各个数据类型占用的字节数是确定的,比如一个8位的字符型变量会占用1个字节,而一个32位的整型变量则占用4个字节。在存储数据时,计算机需要将每个数据类型的字节按照一定的顺序存放到内存中,这个顺序就是字节序。
对于大端字节序,最高位字节被存储在最低的地址处,而最低位字节则被存储在最高的地址处。因此,在按照地址顺序读取数据时,最先读到的是最高位字节。例如,一个4字节的整型变量0x12345678,在内存中被存储为:
+------+------+------+------+
| 12 | 34 | 56 | 78 |
+------+------+------+------+
| 高地址 | 低地址
而对于小端字节序,最低位字节被存储在最低的地址处,而最高位字节则被存储在最高的地址处。因此,在按照地址顺序读取数据时,最先读到的是最低位字节。例如,同样是0x12345678的整型变量,在内存中被存储为:
+------+------+------+------+
| 78 | 56 | 34 | 12 |
+------+------+------+------+
| 高地址 | 低地址
从上面的例子可以看出,不同字节序存储的主要区别在于最高位和最低位字节的存储顺序。
C语言中的大小端字节序存储
C语言是一种编译型语言,代码的运行结果很大程度上取决于底层处理器的字节序。因此,在编写数据密集型程序时,了解计算机的字节序以及如何进行合适的字节序转换是非常重要的。
字节序转换
C语言中提供了一系列用于对字节序进行操作的函数,例如htons()、htonl()、ntohs()和ntohl()等。这些函数可以将不同类型变量的字节序在网络传输过程中进行转换。
这里介绍两个常用的字节序转换函数:
htons(short s)函数用于把short类型的数据从主机字节序转换为网络字节序,ntohs()则用于把网络字节序转换为主机字节序。