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我在 C 中有一个如下所示的结构：

typedef u_int8_t NN;
typedef u_int8_t X;
typedef int16_t S;
typedef u_int16_t U;
typedef char C;

typedef struct{
 X test;
 NN test2[2];
 C test3[4];
 U test4;
} Test;

我已将结构和写入字段的值声明如下：

Test t;
int t_buflen = sizeof(t);
memset( &t, 0, t_buflen);
t.test = 0xde;
t.test2[0]=0xad; t.test2[1]=0x00;
t.test3[0]=0xbe; t.test3[1]=0xef; t.test3[2]=0x00; t.test3[3]=0xde;
t.test4=0xdeca;

我通过 UDP 将此结构发送到服务器。目前，当我在本地测试时这工作正常，但是我现在需要将此结构从我little-endian的机器发送到big-endian机器。我不确定该怎么做。

我已经研究过使用htons，但我不确定这是否适用于这种情况，因为unsigned ints如果我理解正确的话，它似乎只定义为 16 位或 32 位。

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我认为这里可能存在两个问题，具体取决于您如何通过 TCP 发送这些数据。

问题 1：字节序

正如你所说的字节顺序是一个问题。当您提到使用htons和ntohs短裤时，您是对的。您可能还会发现htonl它的反面也很有用。

字节序与内存中多字节数据类型的字节顺序有关。因此，对于单字节宽度的数据类型，您不必担心。在您的情况下，我猜您正在质疑的是 2 字节数据。

要使用这些功能，您需要执行以下操作...

Sender:
-------
t.test     = 0xde; // Does not need to be swapped
t.test2[0] = 0xad; ... // Does not need to be swapped
t.test3[0] = 0xbe; ... // Does not need to be swapped
t.test4    = htons(0xdeca); // Needs to be swapped 

...

sendto(..., &t, ...);


Receiver:
---------
recvfrom(..., &t, ...);
t.test4    = ntohs(0xdeca); // Needs to be swapped

使用htons()和ntohs()使用以太网字节排序...大端。因此，您的小端机器字节交换t.test4并且在接收时大端机器只使用读取的值（ntohs()实际上是一个 noop）。

下图将使这一点更清楚...... 字节序交换

如果您不想使用该htons()函数及其变体，那么您可以只在字节级别定义缓冲区格式。这张图让这个更清楚...... 定义缓冲区的字节格式

在这种情况下，您的代码可能看起来像

Sender:
-------
uint8_t buffer[SOME SIZE];
t.test     = 0xde;
t.test2[0] = 0xad; ... 
t.test3[0] = 0xbe; ... 
t.test4    = 0xdeca;

buffer[0] = t.test;
buffer[1] = t.test2[0];
/// and so on, until...
buffer[7] = t.test4 & 0xff;
buffer[8] = (t.test4 >> 8) & 0xff;    

...

sendto(..., buffer, ...);

Receiver:
---------
uint8_t buffer[SOME SIZE];
recvfrom(..., buffer, ...);

t.test     = buffer[0];
t.test2[0] = buffer[1];
// and so on, until...
t.test4    = buffer[7] | (buffer[8] << 8);

无论发送者和接收者各自的字节顺序如何，发送和接收代码都将起作用，因为缓冲区的字节布局是由运行在两台机器上的程序定义和知道的。

但是，如果您以这种方式通过套接字发送结构，则还应注意以下警告...

问题 2：数据对齐

文章“数据对齐：直起直飞”是这篇文章的好读物……

您可能遇到的另一个问题是数据对齐。情况并非总是如此，即使在使用不同字节序约定的机器之间也是如此，但仍然需要注意......

struct
{
    uint8_t  v1;
    uint16_t v2; 
}

在上面的代码中，v2从结构开始的偏移量可以是 1 字节、2 字节、4 字节（或几乎任何东西）。编译器无法重新排序结构中的成员，但它可以填充变量之间的距离。

假设机器 1 有一个 16 位宽的数据总线。如果我们在没有填充的情况下采用结构，机器将不得不执行两次 fetches 来获取v2. 为什么？因为我们在硬件级别一次访问 2 个字节的内存。因此编译器可以像这样填充结构

struct
{
    uint8_t  v1;
    uint8_t  invisible_padding_created_by_compiler;
    uint16_t v2; 
}

如果发送方和接收方在将数据打包到结构中的方式不同，那么仅将结构作为二进制 blob 发送就会给您带来问题。在这种情况下，您可能必须在发送之前手动将变量打包到字节流/缓冲区中。这通常是最安全的方法。

于 2013-09-23T14:42:44.477 回答
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确实没有结构的字节序。所有单独的字段都需要在需要时转换为大端。您可以复制结构并使用hton/重写每个字段htons，然后发送结果。8 位字段当然不需要任何修改。

在 TCP 的情况下，您也可以单独发送每个部分并依靠 nagle 算法将所有部分合并到一个数据包中，但是对于 UDP，您需要预先准备好所有内容。

于 2013-09-23T14:14:23.810 回答
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无论所涉及机器的字节序如何，您通过网络发送的数据都应该是相同的。你需要研究的关键词是序列化。这意味着将数据结构转换为要通过网络发送或保存到磁盘的一系列位/字节，无论架构或编译器如何，这些都将始终相同。

于 2013-09-23T14:45:00.590 回答