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[网络编程] Mike教大家一起学网络编程(四):编程准备:字节序、地址转换

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mikejiangsky 发表于 2015-5-26 15:23:21 | 显示全部楼层 |阅读模式
原文转自:Mike的专业博客

网络字节序

故事的起源“endian”这个词出自《格列佛游记》。小人国的内战就源于吃鸡蛋时是究竟从大头(Big-Endian)敲开还是从小头(Little-Endian)敲开,由此曾发生过六次叛乱,其中一个皇帝送了命,另一个丢了王位。


我们一般将“endian”翻译成“字节序”,将 Big-Endian 和 Little-Endian 称作“大端格式”和“小端格式”。


字节序

字节序是指多字节数据的存储顺序,在设计计算机系统的时候,有两种处理内存中数据的方法:大端格式、小端格式。


小端格式(Little-Endian):将低位字节数据存储在低地址。
大端格式(Big-Endian):将高位字节数据存储在低地址。



举个简单的例子,对于整形 0x12345678,它在大端格式和小端格式的系统中,分别如下图所示的方式存放:


下面例子为确定主机的字节序:


[C] 纯文本查看 复制代码
#include <stdio.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
        unsigned int a = 0x12345678;
        unsigned char *p = (unsigned char *)&a;        //只取一个字节
        if(0x12 == *p){
                printf("Big-Endian\n");
        }else if(0x78 == *p){
                printf("Little-Endian\n");
        }
        
        return 0;
}


网络上的数据流是字节流,对于一个多字节数值,在进行网络传输的时候,先传递哪个字节?也就是说,当接收端收到第一个字节的时候,它是将这个字节作为高位还是低位来处理呢?

网络字节序定义:收到的第一个字节被当作高位看待,这就要求发送端发送的第一个字节应当是高位。而在发送端发送数据时,发送的第一个字节是该数字在内存中起始地址对应的字节。可见多字节数值在发送前,在内存中数值应该以大端法存放。  

所以,网络协议指定了通讯字节序:大端。只有在多字节数据处理时才需要考虑字节序,运行在同一台计算机上的进程相互通信时,一般不用考虑字节序,异构计算机之间通讯,需要转换自己的字节序为网络字节序。


字节序转换函数介绍

以下接口所需头文件:#include <arpa/inet.h>


uint32_t htonl(uint32_t hostint32);

功能:

将 32 位主机字节序数据转换成网络字节序数据

参数:

hostint32:需要转换的 32 位主机字节序数据,uint32_t 为 32 为无符号整型

返回值:

成功:返回网络字节序的值


uint16_t htons(uint16_t hostint16);

功能:

将 16 位主机字节序数据转换成网络字节序数据

参数:

hostint16:需要转换的 16 位主机字节序数据,uint16_t,unsigned short int

返回值:

成功:返回网络字节序的值


测试示例:


[C] 纯文本查看 复制代码
#include <stdio.h>
#include <arpa/inet.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
        int a = 0x01020304;
        short int b = 0x0102;
        
        printf("htonl(0x%08x) = 0x%08x\n", a, htonl(a));
        printf("htons(0x%04x) = 0x%04x\n", b, htons(b));
        
        return 0;
}


运行结果如下:



uint32_t ntohl(uint32_t netint32);

功能:

将 32 位网络字节序数据转换成主机字节序数据

参数:

netint32:待转换的 32 位网络字节序数据,uint32_t,unsigned int

返回值:

成功:返回主机字节序的值

uint16_t ntohs(uint16_t netint16);

功能:

将 16 位网络字节序数据转换成主机字节序数据

参数:

netint16:待转换的 16 位网络字节序数据,uint16_t,unsigned short int

返回值:

成功:返回主机字节序的值


地址转换函数以下接口所需头文件:#include <arpa/inet.h>

int inet_pton(int family, const char *strptr, void *addrptr);

功能:

将点分十进制数串转换成 32 位无符号整数

参数:

family:协议族( AF_INET、AF_INET6、PF_PACKET 等 ),常用 AF_INET
strptr:点分十进制数串
addrptr:32 位无符号整数的地址

返回值:

成功返回 1 、 失败返回其它

测试示例:


[C] 纯文本查看 复制代码
#include <stdio.h>
#include <arpa/inet.h>
int main()
{
        char ip_str[]="172.20.223.75";
        unsigned int ip_uint = 0;
        unsigned char *ip_p = NULL;

        inet_pton(AF_INET,ip_str,&ip_uint);
        printf("in_uint = %d\n",ip_uint);
        
        ip_p = (char *)&ip_uint;
        printf("in_uint = %d,%d,%d,%d\n",*ip_p,*(ip_p+1),*(ip_p+2),*(ip_p+3));

        return 0;
}


运行结果如下:



const char *inet_ntop( int family,

const void *addrptr,   
char *strptr,
size_t len );

功能:

将 32 位无符号整数转换成点分十进制数串

参数:

family:协议族( AF_INET、AF_INET6、PF_PACKET 等 ),常用 AF_INET
addrptr:32 位无符号整数
strptr:点分十进制数串
len:strptr 缓存区长度
len 的宏定义
#define INET_ADDRSTRLEN   16  // for ipv4
#define INET6_ADDRSTRLEN  46  // for ipv6

返回值:

成功:则返回字符串的首地址
失败:返回 NULL

测试示例:

[C] 纯文本查看 复制代码
#include <stdio.h>
#include <arpa/inet.h>
int main()
{
        unsigned char ip[] = {172,20,223,75};
        char ip_str[16] = "NULL";

        inet_ntop(AF_INET,(unsigned int *)ip,ip_str,16);
        printf("ip_str = %s\n",ip_str);

        return 0;
}


运行结果如下:



测试示例代码下载请点此处。



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