字节序和位序

一、基本概念

1、字节序

字节序是指多字节的数据在内存中的排列顺序，按照排列顺序分为大端字节序和小端字节序。

1.1 大小端字节序

大端字节序：内存的低地址存放数据的高位部分。

小端字节序：内存的低地址存放数据的低位部分。

 

内存地址空间：CPU的最小寻址空间是字节，内存中每个字节都有唯一的地址编号，在32位的机器上，寻址宽度是32位，寻址空间为（0x00000000~0xFFFFFFFF），地址从0x00000000到0xFFFFFFFF增长；地址小的即为低地址空间，地址大的为高地址。

 

数据的低位和高位：指的是数据的逻辑位，按照正常的表述方式，靠左边的数据部分是高位，靠右边的数据部分相对低位，如123456。

 

举例说明：

对于一个占据4个字节的数据0x12345678，假设存储在从0x00000000到0x00000003的内存空间中，按照大端和小端方式存储在内存中的形式如下，

地址空间	0x00000000	0x00000001	0x00000002	0x00000003
大端存储	78	56	34	12
小端存储	12	34	56	78

 

 

 

 

 

1.2 网络字节序

为了保证大小端不同的主机之间的网络通信 ，统一规定网络字节序为大端字节序。

注意，网络中发送报文的顺序是从低地址开始发送，按字节依次发送。

如果发送的是一段字节间相互”独立“的数据（如一串由ascii码编码的字符串），发送数据时不需要做大小端转换处理。

那发送什么数据的时候，需要注意大小端呢？发送由多个字节组成的数据时要注意处理字节序，我们比较熟悉的socket通信api中有个struct sockaddr_in结构，当给sin_port成员赋值的时候我们需要用htons函数给端口值做个字节序转换，这个端口值正是一个short类型的数据，占用两个字节的空间。

 

2、位序

 一个字节是由8个比特位构成的，那么在不同的机器上，这8个比特的顺序有差异吗？也是有的。

2.1 大端字节序和小端字节序

一个字节中的比特位也分为高比特位和低比特位，高位比特又叫MSB，低位叫做LSB。注意，高位比特和低位比特是按照比特位在字节中的逻辑位来区分的，比如十进制数字2，二进制码是10，其中MSB是1，LSB是0。

虽然计算机的最小寻址单位是字节，但是字节内的每个比特位空间也是有先后顺序的，尽管这个空间我们无法直接访问，为了方便解释，我们记字节内的比特空间由低到高依次为bit0、bit1、bit2、bit3、bit4、bit5、bit6、bit7。

大端位序：低比特空间存放MSB。

小端位序：低比特空间存放LSB。

 

大端字节序的主机也是大端位序，小端字节序的主机也是小端位序。

 

例子：

对于一个二进制数据（MSB）1100 1111（LSB），存放在大端位序和小端位序的内存中，结构如下

比特空间	bit0	bit1	bit2	bit3	bit4	bit5	bit6	bit7
大端位序	1	1	0	0	1	1	1	1
小端位序	1	1	1	1	0	0	1	1

 

2.2 网络比特序

网络中发送每个字节也是按bit位依次发送的，但是注意，并不是从低比特空间（bit0）到高比特空间（bit7）的顺序发送，而是默认先发送MSB，最后发送LSB。这就要求在小端位序的机器上先发送bit7，而在大端位序的主机上先发送bit0，但这些都由计算机自身处理，和我们没有关系。但是我们在定义位域的时候需要注意了，因为先定义的数据存放在低比特空间，所以在小端机器上LSB要先定义，在大端机器上MSB要先定义，一句话概括就是，定义的位域要符合自身机器的比特序。

 

 

二、应用

1、 C语言中的位域

 

2、 websocket协议头定义

 

 

 

参考博文：一文带你秒懂 字节序(byte order)，比特序(bit order)，位域(bit field)_byteorder-CSDN博客