Socket编程中的htons()函数

Question

我对socket编程很新，正在尝试理解htons()的操作。我已经阅读了一些像这个和这个之类的互联网教程。但是我无法准确理解htons()的作用。我尝试了下面的代码：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h> 
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>

int main( int argc, char *argv[] )
{
    int sockfd, newsockfd, portno, clilen;
    char buffer[256];
    struct sockaddr_in serv_addr, cli_addr;
    int  n;

    /* First call to socket() function */
    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (sockfd < 0) 
    {
        perror("ERROR opening socket");
        exit(1);
    }
    /* Initialize socket structure */
    bzero((char *) &serv_addr, sizeof(serv_addr));
    portno = 5001;
    serv_addr.sin_family = AF_INET;
    serv_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    serv_addr.sin_port = htons(portno);

    /* Now bind the host address using bind() call.*/
    if (bind(sockfd, (struct sockaddr *) &serv_addr,
                          sizeof(serv_addr)) < 0)
    {
         perror("ERROR on binding");
         exit(1);
    }

    /* Now start listening for the clients, here process will
    * go in sleep mode and will wait for the incoming connection
    */
    listen(sockfd,5);
    clilen = sizeof(cli_addr);

    /* Accept actual connection from the client */
    newsockfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&cli_addr, 
                                &clilen);
    if (newsockfd < 0) 
    {
        perror("ERROR on accept");
        exit(1);
    }
    /* If connection is established then start communicating */
    bzero(buffer,256);
    n = read( newsockfd,buffer,255 );
    if (n < 0)
    {
        perror("ERROR reading from socket");
        exit(1);
    }
    printf("Here is the message: %s\n",buffer);

    /* Write a response to the client */
    n = write(newsockfd,"I got your message",18);
    if (n < 0)
    {
        perror("ERROR writing to socket");
        exit(1);
    }
    return 0; 
}

在调试时，sin_port的值显示为35091，我不明白为什么portno从5001改变为35091。请问有人能解释一下这种值的变化原因吗？

- User123422

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htons()函数用于将16位整数从主机字节序转换为网络字节序。主机字节序指的是在特定计算机体系结构中，多字节数据的字节排列顺序；而网络字节序则是一种约定俗成的大端字节序。对于需要在网络上传输数据的应用程序，必须使用htons()将数据转换为网络字节序以确保数据能够正确地解析。我已经阅读了http://en.wikipedia.org/wiki/Endianness。 - Oliver Charlesworth

根据Linux手册，htons()函数将无符号短整型主机字节顺序转换为网络字节顺序。 - Shushant

我知道大端和小端，但我不太清楚htons()的操作！ - User123422

如果将 portno 的类型更改为 uint16_t，会发生什么？ - jev

INADDR_*常量是本地字节顺序，也必须使用htonl（而不是htons）进行网络顺序交换，例如htonl(INADDR_ANY)。你之所以能够不使用这个操作就成功，是因为INADDR_ANY恰好是零，它的字节交换结果也是零。如果你使用了INADDR_LOOPBACK，那么就不会起作用。 - Kaz

Answer 1

这与字节在内存中存储的顺序有关。十进制数5001在十六进制中是0x1389，因此涉及的字节为0x13和0x89。许多设备以 little-endian 格式存储数字，这意味着最不重要的字节首先出现。因此，在这个特定的例子中，在内存中，数字5001将被存储为：

0x89 0x13

htons()函数确保数字以网络字节顺序存储在内存中，即最高有效字节先存储。它会交换组成数字的字节，以便在内存中按顺序存储字节。

0x13 0x89

在一个小端字节序的机器上，交换字节后的数字用十六进制表示为0x8913，用十进制表示为35091。请注意，如果您正在使用一个大端字节序的机器，htons()函数不需要进行任何交换，因为该数字已经以正确的方式存储在内存中。

所有这些交换的根本原因与使用的网络协议有关，这些协议要求传输的数据包使用网络字节序。

- brm

Answer 2

htons是指“主机到网络的短整数”。

这意味着它适用于16位短整数，即2个字节。

此函数交换短整数的字节序。

您的数字起始值为：

0001 0011 1000 1001 = 5001

当字节序被更改时，会交换这两个字节：

1000 1001 0001 0011 = 35091

- Salgar

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你的意思是0001 0011是主机字节，而1000 1001是网络字节吗？ - User123422

@User123422 不对，你理解错了。尽管5001的二进制形式是“'0001 0011' '1000 1001'”，但在LittleEndian机器中存储时，它会按相反的顺序存储字节（“'1000 1001' '0001 0011'”）。想一想：如果'A'和'B'各代表八位，那么二进制数'AB'将以'BA'的形式存储在LittleEndian机器中（如果需要了解原因，请谷歌“Endianness”）。'htons（）'是一个方便的函数，用于将任何给定的short转换为BigEndian格式（'AB'格式），因为这是“网络字节顺序”。 - Anubis

在这个视频的最后部分，这个人解释了htons函数。 - kryptokinght

Answer 3

htons()函数用于在主机字节序和网络字节序之间进行转换。根据您的计算机和正在使用的网络协议，大端序和小端序以及网络字节序之间存在差异。

- xingh1991

Answer 4

这是为了保持网络发送的字节序（字节序）的安排而完成的。

根据设备的体系结构，数据可以在内存中以大端格式或小端格式进行排列。在网络中，我们称字节序的表示为网络字节序，在主机上，它称为主机字节序。所有网络字节序都采用大端格式。

如果您的主机内存计算机体系结构采用小端格式，则htons()函数变得必要，但在大端格式内存体系结构的情况下，则不需要。

您还可以通过以下方式以编程方式找到计算机的字节序：

int x = 1;
if (*(char*)&x) {
    cout << "Little Endian\n";
} else {
    cout << "Big Endian\n";
}

然后决定是否使用htons()。 但是为了避免上述情况，我们总是写htons()，即使对于基于大端内存结构的情况它不会进行任何更改。

- Kenpachi Zaraki

Answer 5

为了明确术语，portno 是一个整数，而 sockaddr 是一个流容器。

当您通过网络发送数据时，通过称为序列化的机制将它们放入流中。在网络上下文中，常见规则是按大端字节顺序放置数字，即整数类型的高值数字先出现。如果处理器架构的内存布局也是大端的，则整数的内存表示逐个进入容器，否则必须调整字节顺序。这就是 htons 的作用：创建一个短整型值 sin_port，使其内存布局符合所需端口号的大端表示方式。

- Sam Ginrich