网络字节序与主机字节序的转换函数实践

CPU向内存保存数据的方式有2种，这意味着CPU解析数据的方式也分为2种：

♦ 大端序（big endian）：高位字节存放到低位地址；

♦ 小端序（little endian）：高位字节存放到高位地址。

不同的机器主机字节序不相同，与CPU设计有关，数据的顺序是由CPU决定的，而与操作系统无关。我们把某个给定系统所用的字节序称为主机字节序（host byte order）。比如x86系列CPU都是little-endian的字节序。由于这个原因不同体系结构的机器之间无法通信，所以要转换成一种约定的数序，也就是网络字节顺序，采用大端序的排序方法。

Linux socket网络编程中，经常会使用下面四个C标准库函数进行字节序间的转换：

#include <arpa/inet.h>
uint32_t htonl(uint32_t hostlong);      //把uint32_t类型从主机序转换到网络序
uint16_t htons(uint16_t hostshort);     //把uint16_t类型从主机序转换到网络序
uint32_t ntohl(uint32_t netlong);       //把uint32_t类型从网络序转换到主机序
uint16_t ntohs(uint16_t netshort);      //把uint16_t类型从网络序转换到主机序

如果需要对64位类型数据进行主机字节序与网络字节序的转换，没有现成系统API可用，可以通过下面两种方法进行转换：

//主机序转网络序
unsigned long long htonll(unsigned long long val)
{
    if(__BYTE_ORDER == __LITTLE_ENDIAN)  
    {
         return (((unsigned long long )htonl((int)((val << 32) >> 32))) << 32) | (unsigned int)htonl((int)(val >> 32));  
    }  
    else if (__BYTE_ORDER == __BIG_ENDIAN)  
    {  
         return val;  
    }  
}  
 
//网络序转主机序
unsigned long long ntohll(unsigned long long val)  
{  
    if (__BYTE_ORDER == __LITTLE_ENDIAN)
    {
        return (((unsigned long long )ntohl((int)((val << 32) >> 32))) << 32) | (unsigned int)ntohl((int)(val >> 32));  
    }  
    else if (__BYTE_ORDER == __BIG_ENDIAN)  
    {  
        return val;  
    }
 }

根据联合体的特性：联合中所有成员引用的是内存中相同的位置，其长度为最长成员的长度：

typedef struct {  
    unsigned int u32_h;  
    unsigned int u32_l;  
}Int64_t;  
   
typedef union {  
    unsigned long long u64;  
    Int64_t st64;  
}Convert64_t;
 
//主机序转网络序
unsigned long long htonll(unsigned long long val)
{  
    if (__BYTE_ORDER == __LITTLE_ENDIAN)
    {
        Convert64_t box_in, box_out;  
   
        box_in.u64 = val;  
        box_out.st64.u32_h = htonl(box_in.st64.u32_l);  
        box_out.st64.u32_l = htonl(box_in.st64.u32_h);  
        return box_out.u64;
    }
    else if (__BYTE_ORDER == __BIG_ENDIAN)  
    {  
        return val;
    }
}
 
//网络序转主机序
unsigned long long ntohll(unsigned long long val)  
{
    if (__BYTE_ORDER == __LITTLE_ENDIAN)
    {
        Convert64_t box_in, box_out;  
   
        box_in.u64 = val;  
        box_out.st64.u32_h = ntohl(box_in.st64.u32_l);  
        box_out.st64.u32_l = ntohl(box_in.st64.u32_h);  
        return box_out.u64;
    }
    else if(__BYTE_ORDER == __BIG_ENDIAN)
    {
        return val;
    }
}

使用编译器内置函数：

#ifdef WIN32
#define ntohll(x)     _byteswap_uint64 (x)
#define htonll(x)     _byteswap_uint64 (x)
#else
#if __BYTE_ORDER == __BIG_ENDIAN
#define ntohll(x)       (x)
#define htonll(x)       (x)
#else 
#if __BYTE_ORDER == __LITTLE_ENDIAN
#define ntohll(x)     __bswap_64 (x)
#define htonll(x)     __bswap_64 (x)
#endif 
#endif  
#endif