在 Big Endian 和 Little Endian 机器中解释 32 位整数的困惑

Question

我正在将代码从 Big Endian Machine 重写为 Little Endian Machine。

假设有一个名为a的变量，它是一个保存当前时间戳（用户请求的当前时间戳）的32位整数。

在 Big Endian 机器中，现在的代码是这样的：

uint32 a = current_timestamp_of_user_request;
uint8 arr[3] = {0};
arr[0] = ((a >> (8 * 2)) & 0x000000FF); 
arr[1] = ((a >> (8 * 1)) & 0x000000FF);
arr[2] = ((a >> (8 * 0)) & 0x000000FF);

现在，当我为小端机器编写相同的逻辑时，我可以使用相同的代码（方法a），还是应该这样转换代码（我们称之为方法b）？

uint32 a = current_timestamp_of_user_request;
uint32 b = htonl(a);
uint8 arr[3] = {0};
arr[0] = ((b >> (8 * 2)) & 0x000000FF); 
arr[1] = ((b >> (8 * 1)) & 0x000000FF);
arr[2] = ((b >> (8 * 0)) & 0x000000FF);

我写了这个程序来验证：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>


void main() {
    long int a = 3265973637;
    long int b = 0;
    int arr[3] = {0,0,0};

    arr[0] = ((a >> (8 * 2)) & 0x000000FF); 
    arr[1] = ((a >> (8 * 1)) & 0x000000FF);
    arr[2] = ((a >> (8 * 0)) & 0x000000FF);

    printf("arr[0] = %d\t arr[1] = %d\t arr[2] = %d\n", arr[0], arr[1],   arr[2]);

    b = htonl(a);

    arr[0] = ((b >> (8 * 2)) & 0x000000FF); 
    arr[1] = ((b >> (8 * 1)) & 0x000000FF);
    arr[2] = ((b >> (8 * 0)) & 0x000000FF);

    printf("After htonl:\n");
    printf("arr[0] = %d\t arr[1] = %d\t arr[2] = %d\n", arr[0], arr[1],   arr[2]);

}

结果：

Result with little endian machine:

bgl-srtg-lnx11: /scratch/nnandiga/test>./x86
arr[0] = 170     arr[1] = 205    arr[2] = 133
After htonl:
arr[0] = 205     arr[1] = 170    arr[2] = 194

Result with big endian machine:
arr[0] = 170     arr[1] = 205    arr[2] = 133
After htonl:
arr[0] = 170     arr[1] = 205    arr[2] = 133

看起来没有转换为大端顺序，相同的逻辑（没有htonl()）在填充数组arr 时给出了准确的结果。现在，如果我希望数组在小端和大端机器中相同（小端结果应该与大端结果完全相同），您能否回答我是否应该使用htonl()。

Answer 1

您最初编写的代码将在大端和小端机器上执行您想要的操作。

例如，如果a 的值为0x00123456，则0x12 进入arr[0]，0x34 进入arr[1]，0x56 进入arr[2]。无论机器的字节序是什么，都会发生这种情况。

当您使用>> 和& 运算符时，它们对相关表达式的值 进行操作，而不是该值的表示。 p>

当您调用htonl 时，您更改值以匹配特定表示。所以在小端机器上htonl(0x00123456) 将产生值0x56341200。然后，当您对该值进行操作时，您会得到不同的结果。

字节序很重要，当使用多个字节表示的数字以字节形式读取或写入时，即写入磁盘、通过网络或写入/来自字节缓冲区。

例如，如果你这样做：

uint32_t a = 0x12345678;
...
write(fd, &a, sizeof(a));

然后，a 包含的四个字节一次一个地写入文件描述符（无论是文件还是套接字）。大端机器将按此顺序写入0x12、0x34、0x56、0x78，而小端机器将写入0x78、0x56、0x34、0x12。

如果您希望字节以一致的顺序写入，那么您应先调用a = htonl(a)，然后再调用write。然后字节将始终写为0x12、0x34、0x56、0x78。

因为您的代码对值而不是值的单个字节进行操作，所以您无需担心字节顺序。

Answer 2

您应该使用htonl()。在大端机器上，这什么也不做，它只是返回原始值。在小端机器上，它会适当地交换字节。所以通过使用这个，你不必关心机器的字节顺序，你可以在调用它之后使用相同的代码。