iOS上的端序

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iOS, 基础

什么是端序

端序，也叫字节序，是指计算机上多字节数据类型的存储规则。在日常的编码中可能不太需要关心端序，但当涉及到一些比较底层的任务，例如 socket 编程时，就绕不开它。

端序（Endian）有两种规则，一种是大端序，一种是小端序。大端序是指将高位字节存放在低位地址，而小端序则是将低位字节存放在低位地址。
以0x01234567为例。

大端序：

低地址 高地址
0x01 0x23 0x45 0x67

小端序：

低地址 高地址
0x67 0x45 0x23 0x01

iOS上的端序

目前为止，iOS 上采用的端序是小端序。在 NSByteOrder.h 和 OSByteOrder.h 中有许多和端序相关的定义，其中当前系统的端序可以通过 NSHostByteOrder() 获取到：

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if (NSHostByteOrder() == NS_BigEndian) {
    NSLog(@"BigEndian");
}

端序的转换

不同的设备或协议可能采用不同的端序，例如，iPhone 和 x86 架构的 PC 都采用小端序，USB协议也采用小端序；而许多网络协议，如 TCP/IP 协议，以及部分 PC 则采用大端序。此外，ARM 等平台的端序则是可以配置的。因此，当涉及到 socket、信号处理等比较底层的操作时，我们需要注意不同场合下所需的端序，按需进行转换。

不同的语言中通常都有对应的 ntoh* 和 hton* 方法，来进行端序的转换。TCP/IP 协议中规定了数据采用大端序，因此大端序也常常被称作网络端序。相反地，小端则被称作主机端序。这也是我们常常见到的端序转换方法名 ntoh*（network-to-host）、hton*(host-to-network) 的由来。

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// 转换端口号的端序
struct sockaddr_in addr;
addr.sin_port = htons(port);
addr.sin_family = AF_INET;
addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(kLocalhost);

根据数据的字节数的不同，Darwin 为我们提供了一系列常用的宏来转换端序：ntohs(16bits)、ntohl(32bits)、ntohll(64bits)、htons(16bits)、htonl(32bits)、htonll(64bits).如果需要进行更长字节数的端序转换，则需要我们自己实现。

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// Int16 的端序转换宏
#define ntohs(x)	__DARWIN_OSSwapInt16(x)

// 判断是否常量，使用不同的转换方式
#define __DARWIN_OSSwapInt16(x) \
    ((__uint16_t)(__builtin_constant_p(x) ? __DARWIN_OSSwapConstInt16(x) : _OSSwapInt16(x)))
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// 常量的端序转换方法，在预处理阶段完成（uint16）
#define __DARWIN_OSSwapConstInt16(x) \
    ((__uint16_t)((((__uint16_t)(x) & 0xff00) >> 8) | \
                (((__uint16_t)(x) & 0x00ff) << 8)))
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// 运行时的端序转换方法（uint16）
__DARWIN_OS_INLINE
__uint16_t
_OSSwapInt16(
    __uint16_t        _data
)
{
    return ((__uint16_t)((_data << 8) | (_data >> 8)));
}

查看这些宏的定义可以发现，Darwin 会先判断待转换的数据是否常量，如果是常量，则直接进行移位运算，在编译前的预处理阶段就完成转换；如果是变量，则替换为相应的内联方法，在运行时进行转换。