71.大小端模式

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发布时间 : 2024-04-12 11:50

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71.消息处理-其他-大小端模式
1. 71.1 知识点
2. 71.2 知识点代码

71.消息处理-其他-大小端模式

71.1 知识点

什么是大小端模式

大端模式

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。
这种存储模式类似于将数据视为字符串顺序处理。
地址由小向大增加，数据从高位往低位放置。
符合人类的阅读习惯。

小端模式

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。

举例说明

十六进制数据 0x11223344，44 是最低字节，11 是最高字节。

大端模式存储：

11    22    33    44
0     1     2     3

小端模式存储：

44    33    22    11
0     1     2     3

为什么有大小端模式

大小端模式是计算机硬件的两种存储数据的方式，也称为大小端字节序。
计算机内部处理时，不知道什么是高位字节，什么是低位字节，只按顺序读取字节。
计算机电路先处理低位字节，效率较高，因此采用小端模式。
我们人类的读写习惯是大端字节序，但在计算机内部处理时，采用小端字节序。
在网络传输和文件存储等场合，一般采用大端模式。

大小端模式对于我们的影响

只有读取的时候，才必须区分大小端字节序，其它情况都不用考虑。
在网络传输中，前后端语言、设备可能导致大小端不统一，需要进行大小端转换。
通常，C# 和 Java/Erlang/AS3 通讯需要进行大小端转换，而 C# 与 C++ 通信不需要特殊处理。

大小端转换

BitConverter.IsLittleEndian 判断是大小端哪种模式

print("是否是小端模式:" + BitConverter.IsLittleEndian);

IPAddress.HostToNetworkOrder 转为大端模式

// 1. 本机字节序转网络字节序 HostToNetworkOrder 方法
//转换为网络字节序 相当于就是转为大端模式
int i = 99;
byte[] bytes = BitConverter.GetBytes(IPAddress.HostToNetworkOrder(i));

IPAddress.NetworkToHostOrder 转为小端模式

// 2. 网络字节序转本机字节序 NetworkToHostOrder 方法
//网络字节序转换为本机字节序 相当于就是转为小端模式
int receI = BitConverter.ToInt32(bytes, 0);
receI = IPAddress.NetworkToHostOrder(receI);

Array.Reverse 倒序数组转换

//数组中的倒序API
//如果后端需要用到大端模式 那么我们进行判断
//如果当前是小端模式 就进行一次 大小端转换
if (BitConverter.IsLittleEndian)
    Array.Reverse(bytes);

总结

大小端模式会根据主机硬件环境、语言而有所区别。
在前后端语言不同且运行在不同主机上时，需要对大小端字节序定下统一的规则。
一般让前端迎合后端，以减轻后端的负担，特别是在网络游戏中。
注意在开发中发现消息不一致时，考虑大小端模式带来的影响。
使用 Protobuf 可以简化大小端转换的问题。

71.2 知识点代码

using System;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using System.Net;
using UnityEngine;

public class Lesson71_消息处理_其它_大小端模式 : MonoBehaviour
{
    void Start()
    {
        #region 知识点一 什么是大小端模式

        //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
        //这样的存储模式有点儿类似于把数据当作字符串顺序处理
        //地址由小向大增加，数据从高位往低位放
        //符合人类的阅读习惯

        //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

        //举例说明
        //十六进制数据0x11223344 44是最低字节 11是最高字节

        //大端模式存储 适合人类理解
        // 11    22    33    44
        // 0     1     2     3
        //低地址——>高地址 

        //小端模式存储 适合计算机读取
        // 44    33    22    11
        // 0     1     2     3
        //低地址——>高地址

        #endregion

        #region 知识点二 为什么有大小端模式

        //大小端模式其实是计算机硬件的两种存储数据的方式
        //我们也可以称大小端模式为 大小端字节序

        //对于我们来说，大端字节序阅读起来更加方便，为什么还要有小端字节序呢？
        //原因是，计算机电路先处理低位字节，效率比较高
        //计算机处理字节序的时候，不知道什么是高位字节，什么是低位字节
        //它只知道按顺序读取字节，先读第一个字节，再读第二个字节
        //如果是大端字节序，先读到的就是高位字节，后读到的就是低位字节
        //小端字节序正好相反

        //因为计算机都是从低位开始的
        //所以，计算机的内部处理都是小端字节序

        //但是，我们人类的读写习惯还是大端字节序
        //所以，除了计算机的内部处理
        //其它场合几乎都是大端字节序，比如网络传输和文件存储

        //一般情况下，操作系统都是小端模式，而通讯协议都是大端模式
        //但是具体的模式，还是要根据硬件平台，开发语言来决定
        //主机不同，开发语言不同 可能采用的大小端模式也会不一致

        #endregion

        #region 知识点三 大小端模式对于我们的影响

        //我们记住一句话：
        //只有读取的时候，才必须区分大小端字节序，其它情况都不用考虑

        //因此对于我们来说，在网络传输当中我们传输的是字节数组
        //那么我们在收到字节数组进行解析时，就需要考虑大小端的问题
        //虽然TCP/IP协议规定了在网络上必须采用网络字节顺序（大端模式）
        //但是具体传输时采用哪种模式，都是根据前后端语言、设备决定的

        //在进行网络通讯时，前后端语言不同时，可能会造成大小端不统一
        //一般情况下
        //C# 和 Java/Erlang/AS3 通讯需要进行大小端转换 因为C#是小端模式 Java/Erlang/AS3是大端模式
        //C# 与 C++通信不需要特殊处理 他们都是小端模式

        #endregion

        #region 知识点四 大小端转换

        #region 1.判断是大小端哪种模式
        print("是否是小端模式:" + BitConverter.IsLittleEndian);
        #endregion

        #region 2.简单的转换API 只支持几种类型
        //转换为网络字节序 相当于就是转为大端模式
        //1. 本机字节序转网络字节序 HostToNetworkOrder方法
        int i = 99;
        byte[] bytes = BitConverter.GetBytes(IPAddress.HostToNetworkOrder(i));
        //2. 网络字节序转本机字节序 NetworkToHostOrder方法
        int receI = BitConverter.ToInt32(bytes, 0);
        receI = IPAddress.NetworkToHostOrder(receI);
        #endregion

        #region 3.通用的转换方式
        //数组中的倒序API
        //如果后端需要用到大端模式 那么我们进行判断
        //如果当前是小端模式 就进行一次 大小端转换
        if (BitConverter.IsLittleEndian)
            Array.Reverse(bytes);
        #endregion

        #endregion

        #region 总结

        //大小端模式会根据主机硬件环境不同、语言不同而有所区别
        //当我们前后端是不同语言开发且运行在不同主机上时
        //前后端需要对大小端字节序定下统一的规则

        //一般让前端迎合后端，因为字节序的转换也是会带来些许性能损耗的
        //网络游戏中要尽量减轻后端的负担

        //一般情况下
        //C# 和 Java/Erlang/AS3 通讯需要进行大小端转换 前端C#从小变大
        //C# 与 C++通信不需要特殊处理

        //我们不用死记硬背和谁通讯要注意大小端模式
        //当开发时，发现后端收到的消息和前端发的不一样
        //在协议统一的情况下，往往就是因为大小端造成的
        //这时我们再转换模式即可

        //注意：
        //Protobuf已经帮助我们解决了大小端问题
        //即使前后端语言不统一
        //使用它也不用过多考虑字节序转换的问题

        #endregion
    }
}

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