大小端、字节顺序转换函数和IP地址格式转换函数

大小端
- CPU大小端之分
- 常见字节序
字节顺序转换函数
- Linux系统下定义
- Windows系统下
- - ntohs()
  - htons()
  - htonl()和ntohl()
IP地址格式转换函数
- inet_aton、inet_addr、inet_ntoa函数（已废弃）
- inet_ntop、inet_pton函数
- - inet_pton()函数
  - inet_ntop()函数
  - 示例

大小端

CPU大小端之分

大端模式：是指数据的高字节保存在内存的低地址中，而数据的低字节保存在内存的高地址中（高存低，低存高）

小端模式：是指数据的高字节保存在内存的高地址中，而数据的低字节保存在内存的低地址中（高存高，低存低）

假如32位宽（uint32_t）的数据0x12345678，从地址0x08004000开始存放:

再结合一张图进行理解：

常见字节序

常见的操作系统是小端，通讯协议是大端。

常见CPU的字节序
大端模式：PowerPC、IBM、Sun
小端模式：x86、DEC

ARM既可以工作在大端模式，也可以工作在小端模式。STM32属于小端模式。

大小端应用的地方很多，如通信协议、数据存储等。如果字节序不一致，就需要转换。这就引出下面网络编程中的四个函数

字节顺序转换函数

ntohs、ntohl、htons和htonl含义如下：
ntohs =net to host short int 16位
htons=host to net short int 16位
ntohl =net to host long int 32位
htonl=host to net long int 32位

网络字节顺序NBO（Network Byte Order）：
按从高到低的顺序存储，在网络上使用同一的网络字节顺序，可避免兼容性问题（大端模式）

主机字节顺序HBO(Host Byte Order)：
不同的机器HBO不相同，与CPU的设计有关，数据的顺序是由CPU决定的，而与操作系统无关；

如Intel x86结构下（小端模式），short型数0x1234表示为34 12，int型数0x12345678表示为78 56 34 12；

如IBM power PC结构下（大端模式），short型数0x1234表示为 12 34，int型数0x12345678表示为 12 34 56 78.

由于这个原因，不同体系结构的机器之间不能直接通信，所以要转换成一种约定的顺序，也就是网络字节顺序，其实就是如同power pc那样的顺序。在PC开发中有ntohl和htonl函数可以用来进行网络字节和主机字节的转换

Linux系统下定义

#include <arpa/inet.h>uint32_t htonl(uint32_t hostlong);
uint16_t htons(uint16_t hostshort);
uint32_t ntohl(uint32_t netlong);
uint16_t ntohs(uint16_t netshort);

Windows系统下

ntohs()

将一个无符号短整形数从网络字节顺序转换为主机字节顺序。

#include <winsock.h>u_short PASCAL FAR ntohs( u_short netshort);
/*
netshort：一个以网络字节顺序表达的16位数。
注释：本函数将一个16位数由网络字节顺序转换为主机字节顺序。
返回值：ntohs()返回一个以主机字节顺序表达的数。
*/

htons()

将主机的无符号短整形数转换成网络字节顺序。

#include <winsock.h>u_short PASCAL FAR htons( u_short hostshort);
/*
hostshort：主机字节顺序表达的16位数。
注释：本函数将一个16位数从主机字节顺序转换成网络字节顺序。
返回值：htons()返回一个网络字节顺序的值。
*/

以上2个函数提供了主机字节顺序与网络字节顺序的转换,比如网络字节为00 01，u_short a。如何直接对应，a=0100; 为什么呢？因为主机是从高字节到低字节的，所以应该转化后a=ntohs(0001); 这样 a=0001

htonl()和ntohl()

htonl()表示将32位的主机字节顺序转化为32位的网络字节顺序，htons()表示将16位的主机字节顺序转化为16位的网络字节顺序（ip地址是32位的端口号是16位的）

ntohl()表示将32位的网络字节顺序转化为32位的主机字节顺序，ntohs()表示将16位的网络字节顺序转化为16位的主机字节顺序（ip地址是32位的端口号是16位的）

IP地址格式转换函数

对于人来说，我们更容易阅读的是点分十进制的 IP 地址，譬如 192.168.1.110、192.168.1.50，这其实是一种字符串的形式，但是计算机所需要理解的是二进制形式的 IP 地址，所以我们就需要在点分十进制字符串和二进制地址之间进行转换。

点分十进制字符串和二进制地址之间的转换函数主要有：inet_aton、inet_addr、inet_ntoa、inet_ntop、inet_pton 这五个，在我们的应用程序中使用它们需要包含头文件<sys/socket.h>、<arpa/inet.h>以及<netinet/in.h>。

inet_aton、inet_addr、inet_ntoa函数（已废弃）

这些函数可将一个 IP 地址在点分十进制表示形式和二进制表示形式之间进行转换，这些函数已经废弃了，基本不用这些函数了，但是在一些旧的代码中可能还会看到这些函数。完成此类转换工作我们应该使用下面介绍的这些函数。

inet_ntop、inet_pton函数

inet_ntop()、inet_pton()与 inet_ntoa()、inet_aton()类似，但它们还支持IPv6地址。它们将二进制Ipv4或Ipv6地址转换成以点分十进制表示的字符串形式，或将点分十进制表示的字符串形式转换成二进制Ipv4或Ipv6地址。使用这两个函数只需包含<arpa/inet.h>头文件即可

inet_pton()函数

inet_pton()函数原型如下所示：

int inet_pton(int af, const char *src, void *dst);

inet_pton()函数将点分十进制表示的字符串形式转换成二进制 Ipv4 或 Ipv6 地址。

将字符串 src 转换为二进制地址，参数 af 必须是 AF_INET 或 AF_INET6，AF_INET 表示待转换的 Ipv4地址，AF_INET6 表示待转换的是 Ipv6 地址；并将转换后得到的地址存放在参数 dst 所指向的对象中，如果参数 af 被指定为 AF_INET，则参数 dst 所指对象应该是一个 struct in_addr 结构体的对象；如果参数 af 被指定为 AF_INET6，则参数 dst 所指对象应该是一个 struct in6_addr 结构体的对象。

inet_pton()转换成功返回 1（已成功转换）。如果 src 不包含表示指定地址族中有效网络地址的字符串，则返回 0。如果 af 不包含有效的地址族，则返回-1 并将 errno 设置为 EAFNOSUPPORT。

inet_ntop()函数

inet_ntop()函数执行与 inet_pton()相反的操作，函数原型如下所示：

const char *inet_ntop(int af, const void *src, char *dst, socklen_t size);

参数 af 与 inet_pton()函数的 af 参数意义相同。

参数 src 应指向一个 struct in_addr 结构体对象或 struct in6_addr 结构体对象，依据参数 af 而定。函数inet_ntop()会将参数 src 指向的二进制 IP 地址转换为点分十进制形式的字符串，并将字符串存放在参数 dts所指的缓冲区中，参数 size 指定了该缓冲区的大小。

inet_ntop()在成功时会返回 dst 指针。如果 size 的值太小了，那么将会返回 NULL 并将 errno 设置为
ENOSPC。

示例

Linux系统下
tcpclient.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>#define SERVER_PORT 8888 //服务器的端口号
#define SERVER_IP "192.168.31.200" //服务器的 IP 地址int main(void)
{struct sockaddr_in server_addr = {0};char buf[512];int sockfd;int ret,ret1;int a[5]={1,2,3,4,5};/* 打开套接字，得到套接字描述符 */sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (0 > sockfd){perror("socket error");exit(EXIT_FAILURE);}/* 调用 connect 连接远端服务器 */server_addr.sin_family = AF_INET;server_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT); //端口号inet_pton(AF_INET, SERVER_IP, &server_addr.sin_addr);//IP 地址ret = connect(sockfd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr));if (0 > ret){perror("connect error");close(sockfd);exit(EXIT_FAILURE);}printf("服务器连接成功...\n\n");/* 向服务器发送数据 */for ( ; ; ){// 清理缓冲区memset(buf, 0x0, sizeof(buf));printf("开始发数组a[5]\n"); ret1 = send(sockfd, a, sizeof(a), 0);if(0 > ret1){perror("send error");break;}printf("数组a[5]发送结束\n"); // 接收用户输入的字符串数据printf("Please enter a string: ");fgets(buf, sizeof(buf), stdin);// 将用户输入的数据发送给服务器ret = send(sockfd, buf, strlen(buf), 0);if(0 > ret){perror("send error");break;}//输入了"exit"，退出循环if(0 == strncmp(buf, "exit", 4))break;}close(sockfd);exit(EXIT_SUCCESS);
}

tcpserver.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>#define SERVER_PORT 8888 //端口号不能发生冲突,不常用的端口号通常大于 5000int main(void)
{struct sockaddr_in server_addr = {0};struct sockaddr_in client_addr = {0};char ip_str[20] = {0};int sockfd, connfd;int addrlen = sizeof(client_addr);char recvbuf[512];int b[5];int ret,ret1;/* 打开套接字，得到套接字描述符 */sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (0 > sockfd) {perror("socket error");exit(EXIT_FAILURE);}/* 将套接字与指定端口号进行绑定 */server_addr.sin_family = AF_INET;server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);server_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);ret = bind(sockfd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr));if (0 > ret) {perror("bind error");close(sockfd);exit(EXIT_FAILURE);}/* 使服务器进入监听状态 */ret = listen(sockfd, 50);if (0 > ret) {perror("listen error");close(sockfd);exit(EXIT_FAILURE);}/* 阻塞等待客户端连接 */connfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&client_addr, &addrlen);if (0 > connfd) {perror("accept error");close(sockfd);exit(EXIT_FAILURE);}printf("有客户端接入...\n");inet_ntop(AF_INET, &client_addr.sin_addr.s_addr, ip_str, sizeof(ip_str));printf("客户端主机的 IP 地址: %s\n", ip_str);printf("客户端进程的端口号: %d\n", client_addr.sin_port);/* 接收客户端发送过来的数据 */for ( ; ; ) {// 接收缓冲区清零memset(recvbuf, 0x0, sizeof(recvbuf));ret1 = recv(connfd, b, sizeof(b), 0);if(0 >= ret1) {perror("recv a[5] error");close(connfd);break;}printf("from client int: %d,%d,%d\n", b[0],b[1],b[2],b[3],b[4]);// 读数据ret = recv(connfd, recvbuf, sizeof(recvbuf), 0);if(0 >= ret) {perror("recv error");close(connfd);break;}// 将读取到的数据以字符串形式打印出来printf("from client: %s\n", recvbuf);// 如果读取到"exit"则关闭套接字退出程序if (0 == strncmp("exit", recvbuf, 4)) {printf("server exit...\n");close(connfd);break;}}/* 关闭套接字 */close(sockfd);exit(EXIT_SUCCESS);
}

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Windows系统下

ntohs()

htons()

htonl()和ntohl()

IP地址格式转换函数

inet_aton、inet_addr、inet_ntoa函数（已废弃）

inet_ntop、inet_pton函数

inet_pton()函数

inet_ntop()函数

示例

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