不同CPU中,4字節整數1在內存空間的存儲方式是不同的。4字節整數1可用2進制表示如下:00000000 00000000 00000000 00000001
有些CPU以上面的順序存儲到內存,另外一些CPU則以倒序存儲,如下所示:00000001 00000000 00000000 00000000
若不考慮這些就收發數據會發生問題,因為保存順序的不同意味著對接收數據的解析順序也不同。大端序和小端序
CPU向內存保存數據的方式有兩種:大端序(Big Endian):高位字節存放到低位地址(高位字節在前)。
小端序(Little Endian):高位字節存放到高位地址(低位字節在前)。
圖1:整數 0x12345678 的大端序字節表示
對于大端序,最高位字節 0x12 存放到低位地址,最低位字節 0x78 存放到高位地址。小端序的保存方式如下圖所示:圖2:整數 0x12345678 的小端序字節表示
不同CPU保存和解析數據的方式不同(主流的Intel系列CPU為小端序),小端序系統和大端序系統通信時會發生數據解析錯誤。因此在發送數據前,要將數據轉換為統一的格式——網絡字節序(Network Byte Order)。網絡字節序統一為大端序。主機A先把數據轉換成大端序再進行網絡傳輸,主機B收到數據后先轉換為自己的格式再解析。網絡字節序轉換函數
在 sockaddr_in 結構體,其中就用到了網絡字節序轉換函數,如下所示:
//創建sockaddr_in結構體變量
struct sockaddr_in serv_addr;
memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr)); //每個字節都用0填充
serv_addr.sin_family = AF_INET; //使用IPv4地址
serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); //具體的IP地址
serv_addr.sin_port = htons(1234); //端口號
htons() 用來將當前主機字節序轉換為網絡字節序,其中h
代表主機(host)字節序,n
代表網絡(network)字節序,s
代表short,htons 是 h、to、n、s 的組合,可以理解為”將short型數據從當前主機字節序轉換為網絡字節序“。常見的網絡字節轉換函數有:htons():host to network short,將short類型數據從主機字節序轉換為網絡字節序。
ntohs():network to host short,將short類型數據從網絡字節序轉換為主機字節序。
htonl():host to network long,將long類型數據從主機字節序轉換為網絡字節序。
ntohl():network to host long,將long類型數據從網絡字節序轉換為主機字節序。
通常,以s
為后綴的函數中,s
代表2個字節short,因此用于端口號轉換;以l
為后綴的函數中,l
代表4個字節的long,因此用于IP地址轉換。舉例說明上述函數的調用過程:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <WinSock2.h>
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")
int main(){
unsigned short host_port = 0x1234, net_port;
unsigned long host_addr = 0x12345678, net_addr;
net_port = htons(host_port);
net_addr = htonl(host_addr);
printf("Host ordered port: %#x\n", host_port);
printf("Network ordered port: %#x\n", net_port);
printf("Host ordered address: %#lx\n", host_addr);
printf("Network ordered address: %#lx\n", net_addr);
system("pause");
return 0;
}
運行結果:
Host ordered port: 0x1234
Network ordered port: 0x3412
Host ordered address: 0x12345678
Network ordered address: 0x78563412
另外需要說明的是,sockaddr_in 中保存IP地址的成員為32位整數,而我們熟悉的是點分十進制表示法,例如 127.0.0.1,它是一個字符串,因此為了分配IP地址,需要將字符串轉換為4字節整數。inet_addr() 函數可以完成這種轉換。inet_addr() 除了將字符串轉換為32位整數,同時還進行網絡字節序轉換。請看下面的代碼:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <WinSock2.h>
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")
int main(){
char *addr1 = "1.2.3.4";
char *addr2 = "1.2.3.256";
unsigned long conv_addr = inet_addr(addr1);
if(conv_addr == INADDR_NONE){
puts("Error occured!");
}else{
printf("Network ordered integer addr: %#lx\n", conv_addr);
}
conv_addr = inet_addr(addr2);
if(conv_addr == INADDR_NONE){
puts("Error occured!");
}else{
printf("Network ordered integer addr: %#lx\n", conv_addr);
}
system("pause");
return 0;
}
運行結果:
Network ordered integer addr: 0x4030201
Error occured!從運行結果可以看出,inet_addr() 不僅可以把IP地址轉換為32位整數,還可以檢測無效IP地址。注意:為 sockaddr_in 成員賦值時需要顯式地將主機字節序轉換為網絡字節序,而通過 write()/send() 發送數據時TCP協議會自動轉換為網絡字節序,不需要再調用相應的函數。