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大端序和小端序以及网络字节序的关系

news 来源：原创 2025/6/10 8:30:06

当然！我们详细讲解**大端序（Big Endian）和小端序（Little Endian）**在内存中的存储方式，以及从一个设备传输到另一个设备后的存储差异，并用图表直观说明。

1. 基础概念

大端序（Big Endian）：高位字节（最高有效字节）存在低地址，低位字节存在高地址。
小端序（Little Endian）：低位字节（最低有效字节）存在低地址，高位字节存在高地址。

比如将一个32位整数 0x12345678 存储进内存（假设起始地址为0x1000）。

字节序	0x1000	0x1001	0x1002	0x1003
大端序	0x12	0x34	0x56	0x78
小端序	0x78	0x56	0x34	0x12

2. 图解（内存布局）

用图表示：

大端序（Big Endian）：

内存地址:    0x1000   0x1001   0x1002   0x1003┌────┬────┬────┬────┐
内容（HEX）:   12    34    56    78└────┴────┴────┴────┘
数字高字节在低地址

小端序（Little Endian）：

内存地址:    0x1000   0x1001   0x1002   0x1003┌────┬────┬────┬────┐
内容（HEX）:   78    56    34    12└────┴────┴────┴────┘
数字低字节在低地址

3. 传输到另一个设备的过程

情况一：通信双方采用相同字节序

无论哪种顺序，按相同顺序拆分和组合，不产生歧义。例如设备A和B都为大端序，A的内存内容 12 34 56 78 依次传输到B，B按大端顺序组装，得到的值不会变。

情况二：通信双方采用不同字节序

如A为小端，B为大端，A内存为 78 56 34 12，网络按此顺序传送，B按大端读为 0x78563412，数据发生改变。为了正确解释，需要双方一致约定字节顺序（通常网络协议规定为大端序，称为网络字节序）。

标准做法：传输时转换为网络字节序

发送方：按协议统一转换（如小端转大端），以 12 34 56 78 顺序发送。
接收方：收到后按协议逆转换（如大端转小端）存回自己内存。

4. 流程图（以小端主机A→大端主机B为例）

发送方A（小端内存）网络传输接收方B（大端内存）

A 设备内存   网络线路（协议规定为大端）     B 设备内存
┌─────────────┐→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→┌─────────────┐
│ [0x1000] 78│                             │[0x2000] 12│
│ [0x1001] 56│---数据转换成大端后发送------->│[0x2001] 34│
│ [0x1002] 34│   12   34   56   78         │[0x2002] 56│
│ [0x1003] 12│<--------------------------->│[0x2003] 78│
└─────────────┘                             └─────────────┘转换流程说明：
1. 小端A内存 78 56 34 12；
2. 数据通过（如htonl）转大端存为12 34 56 78发出；
3. B收到流12 34 56 78，存入自身（大端）内存，地址低存高字节。

如果双方都按协议做转换（用C/C++可用 htonl、ntohl 等函数），数据正确还原。

5. 汇总

阶段	内存（小端A）	网络流	内存（大端B）
字节顺序	78 56 34 12	12 34 56 78	12 34 56 78
地址低位	最低字节	首先发出高字节	存高字节

端序不同时：要转换字节顺序，否则会导致理解的数据不符。
协议规定为大端序（如TCP/IP），保证跨平台互通；否则需知晓双方字节序再进行适当转换。

6. 拓展（编码转换示意代码）

（如C语言：）

// Host to Network Long (小端转大端)
uint32_t host_data = 0x12345678;
uint32_t net_data = htonl(host_data); // 小端会自动转换，大端无变化// Network to Host (接收端)
uint32_t rec_net = ...; // 从网络收到
uint32_t host_val = ntohl(rec_net); // 自动按本地字节序转换

总结：《大端序和小端序》本质是在存内存/传数据时的高低字节顺序问题，数据跨平台/网络传输时需要通过约定和转换来消除歧义，保证两端解读一致。
如需具体协议或更复杂图示，请随时追问！

你的问题非常好！
"12 34 56 78网络流首先发出高字节"是什么意思？下面详细说明。

字节序和“高字节/低字节”

以32位整数0x12345678为例：

高字节(Highest byte) = 0x12（最高8位）
中字节 = 0x34, 0x56
低字节(Lowest byte) = 0x78（最低8位）

也就是：

0x12345678|    |    |    |
12   34   56   78
高字节           低字节

网络流和大端序

网络协议（如TCP/IP）规定数据包的多字节整数应以大端序发送。
意思是：高位字节（比如0x12）先发，低位字节（比如0x78）后发。

如下图所示：

地址/顺序	内容（HEX）
发送第1字节	12
发送第2字节	34
发送第3字节	56
发送第4字节	78

也就是说，当网络中传递这个数字0x12345678时，最先离开发送设备的是0x12（高字节），最后离开发送设备的是0x78（低字节）。

为什么要这样规定？

各种CPU内存里可能是小端、也可能是大端，如果大家都各用各的，互传数据会歧义；
所以网络协议规定传输时都按大端序来，这样跨平台互通，不出错。

例子：

主机A（小端序）需要发送0x12345678给主机B（大端序），如果直接原样传送字节，主机B会接收成0x78563412，数值就变了。
所以A先用htons/htonl这样的函数把本地数据转为网络字节序（即高字节在前），按顺序发出。

图示

比如 0x12345678 经过htonl变成网络字节序后，内存字节布局：

内存          网络传输（发送顺序）
[0]   12   ──────────►  第1个发出
[1]   34   ──────────►  第2个发出
[2]   56   ──────────►  第3个发出
[3]   78   ──────────►  第4个发出

小结

“高字节先发”就是指多字节整数/数据时，最高有效字节按网络协议约定先走网络。
这样接收方只要“收到的第一个字节”放高位，“最后一个字节”放低位，就能保证解释数值正确，哪怕两端主机的内存字节序不同。

如果你想看示例代码或更直观的对比如下，有需要可以补充。

需要一个转化意思是传输都是从低地址首先开始发送吗

你的理解很接近，但需要区分“内存里的地址顺序”和“网络传输的顺序”。下面详细解答并举例说明：

1. 网络传输顺序和内存地址关系

大端序设备

大端序内存里，“高字节”在“低地址”，“低字节”在“高地址”。
网络传输（大端序）要求“高字节”先发送。

因此：大端主机直接把内存从低地址到高地址依次发，网络就是高字节先发，和协议吻合。这时，“发送从低地址开始”，正好等于“高字节先发”。

小端序设备

小端序内存里，“低字节”在“低地址”，“高字节”在“高地址”。
网络传输（大端序）却要高字节先发。

因此：小端主机如果直接把内存低地址到高地址发出，会把低字节先发（与协议不符）。所以小端机器要在发送前先做“字节序转换”——例如用htonl()，把字节顺序调整成大端形式，然后再从低地址到高地址顺序发出。

2. 总结一下

实际数据在物理传输时是按字节一个个发送的。
“从低地址开始发送”这一说法，对存储空间来说没错，但如果是小端序，直接这么做会导致低字节先出，不符合网络大端字节序要求。
所以：无论本机是大端还是小端，传输时都需要保证“高字节先发”。
- 大端主机：内存低地址就是高字节，无需转换。
- 小端主机：内存低地址是低字节，需要先做转换（转换后低地址就是高字节）。

3. 图示对比

（1）大端主机

内存地址	内容
0x1000	0x12
0x1001	0x34
0x1002	0x56
0x1003	0x78

网络发包顺序：低地址（0x1000）→高字节先发，吻合协议，无需转换。

（2）小端主机（转换前）

内存地址	内容
0x1000	0x78
0x1001	0x56
0x1002	0x34
0x1003	0x12

如果直接0x1000开始发，就是低字节先发，不对。需在发送前byte swap：

转换后缓冲区变成 0x12 0x34 0x56 0x78（低地址存高字节）
这样从低地址发起，变成“高字节先发”，符合网络协议。

4. 易混淆点

“从低地址开始发”=“高字节先发”

只适用于“内存是大端序”，
小端序机器上要“转换后再发”，本质保证的是“高字节先发”，不是一律“低地址先发”。

5. 结论

网络流中的传输顺序本质上要求“高位字节先发”，是否等同于内存低地址先发，要看内存中的字节序（大端/小端），并不是总等同于从低地址先发。

只要发送顺序保证“高字节先发”，接收方（无论字节序如何）都能正确解释这个数据。

例子代码印证（小端主机）

uint32_t val = 0x12345678; // 内存[低]78 56 34 12[高]
uint32_t sendval = htonl(val); // 内存[低]12 34 56 78[高]
send((char*)&sendval, 4, ...); // 传输顺序：12 34 56 78

总结（一句话）：

低地址先发不代表高字节先发，但做了网络字节序（大端序）的转换后，存储在内存中的高字节就分配在低地址了，这时低地址先发=高字节先发。网络协议要的就是“高字节先发”，你只需确保发出去的流字节顺序和协议一致就好了。

如还有疑问欢迎继续追问！

小端字节序需要转换来保证高字节先发就是因为传输都需要从低地址开始

你的理解基本是对的，可以这么说，但我们还可以更严谨一点：

准确描述如下

通常情况下，内存（缓冲区）数据在发送时，是按照递增地址（即从低地址到高地址）依次发送出去的。
- 典型的例子：C语言数组/缓冲区传递给 write/send 函数时，数据是从指针指向的第一个字节（最低地址）开始，连续发送N个字节。
小端字节序的内存布局，是低字节放在低地址，高字节放在高地址。
- 所以如果直接用小端内存从低地址往高地址发，就低字节先发了，这不符合网络等协议要求的高字节先发（即大端序）。
因此，当你的主机是小端序时，在传输前，需要进行字节序的“转换”——即把数据变成大端序格式（高字节放在低地址）。
- 这样，从低地址到高地址依次发，正好变成高字节先发，符合网络协议要求。