C# 是小端序还是大端序？

Question

在允许我们通过UDP/IP控制硬件的文档中，我找到了以下片段：

在此通信协议中，DWORD为4字节数据，WORD为2字节数据，BYTE为单字节数据。存储格式为小端序，即4字节（32位）数据存储为：d7-d0，d15-d8，d23-d16，d31-d24；2字节（16位）数据存储为：d7-d0，d15-d8。

我想知道如何将其转换为C#？ 我需要在发送之前进行转换吗？例如，如果我要发送32位整数或4个字符的字符串？

- TimothyP

Answer 1

C#本身不定义字节序。但是，每当你进行字节转换时，你都在做出一个选择。然而，BitConverter类具有一个IsLittleEndian字段，告诉你它的行为方式，但是它不提供选择。BinaryReader/BinaryWriter同理。

我的MiscUtil库有一个EndianBitConverter类，允许你定义字节序；对于BinaryReader/Writer也有类似的类。很遗憾没有在线使用指南，但它们非常简单 :)

(EndianBitConverter还有一个常规BitConverter中不具备的功能，即原地执行字节数组中的转换。)

- Jon Skeet

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同时请记住，在C#中可以直接复制值，例如*ptr = value; 在这种情况下，您应该关注计算机体系结构的字节顺序。 - markmnl

通过ReSharper的反编译，我可以看到在我的Windows PC上安装的.Net框架中，BitConverter中的IsLittleEndian属性只是硬编码为返回True。但是，是否存在实际的大端实现.Net的情况呢？ - Nyerguds

@Nyerguds：在.NET Core中肯定是可行的 - 请参见https://github.com/dotnet/corefx/blob/master/src/Common/src/CoreLib/System/BitConverter.cs（我不知道我是否曾经在这样的实现上运行过任何东西，但我肯定会避免假设它总是正确的。） - Jon Skeet

我认为你的MiscUtil库应该重定向到System.Memory: System.Buffer.Binary.BinaryPrimitives。我相信这些方法将被JIT编译器特殊处理，使用硬件指令，比使用C#代码更快。 - MarkPflug

@Nyerguds 当然是硬编码的，因为它是基于目标机器的字节序的配置常量。在大端序机器上，它将被硬编码为False。 - undefined

@JimBalter 是的，我知道。在其他系统上，它只是以不同的值进行编译。 - undefined

Answer 2

您还可以使用

IPAddress.NetworkToHostOrder(...)

简而言之，短整型、整型或长整型。

- Jan Bannister

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-1 是因为它只适用于大端字节序与小端字节序之间的转换，而原始问题要求将其转换为小端字节序。特别是，该函数仅在小端主机上执行操作（而原始问题不需要），并且在大端主机上不会执行任何操作（而原始问题需要该功能）。 - DarthGizka

Answer 3

对于小端模式，简短的回答是“可能不需要，但这取决于你的硬件”。你可以使用以下命令进行检查：

在处理技术方面，小端模式和大端模式是指在多字节数据类型的存储方式中，高位字节是否存放在内存的低地址处的一种约定。在小端模式下，低位字节排放在内存的低地址端，而高位字节则排放在内存的高地址端。而大端模式与之相反。

原文中的内容解释了在小端模式下是否需要采取额外措施的问题，并提供了一个检查方法。

bool le = BitConverter.IsLittleEndian;

根据这里所说的内容，你可能需要反转你的缓冲区部分。或者，Jon Skeet在这里有特定的字节顺序转换器（请查找EndianBitConverter）。

请注意，Itanium（例如）是大端的。大多数Intel处理器是小端的。

关于具体的UDP/IP问题...？

- Marc Gravell

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有人在 Itanium 上使用 .NET 吗？ - SingleNegationElimination

我刚做的基础研究似乎表明Windows始终是小端字节序（Itanium可以支持任一字节序）。因此，除非你在Itanium上运行类似Mono在大端Linux上的奇怪东西，否则BitConverter.IsLittleEndian似乎总是会返回true。请参阅http://blogs.msdn.com/larryosterman/archive/2005/06/07/426334.aspx - piers7

其中一条评论暗示Xbox上的XNA可能是大端字节序；我还没有检查过：http://blogs.msdn.com/larryosterman/archive/2005/06/07/426334.aspx#426591 - Marc Gravell

Answer 4

您需要了解网络字节顺序以及CPU的字节序。

通常在TCP/UDP通信中，您需要使用htons函数（以及ntohs和相关函数）将数据转换为网络字节顺序。

通常情况下，网络字节顺序是大端字节序，但在这种情况下（由于某种原因！），通信采用的是小端字节序，因此这些函数并不是非常有用。这很重要，因为您不能假设他们实现的UDP通信遵循任何其他标准，如果您拥有大端架构，那么生活会变得困难，因为您无法像应该做的那样使用htons来封装所有内容 :-(

然而，如果您来自英特尔x86体系结构，则已经是小端字节序，因此只需发送未经转换的数据即可。

- gbjbaanb

Answer 5

我正在尝试使用UDP组播中的紧凑数据，并且我需要一些东西来重新排序UInt16八位字节，因为我在数据包头中注意到了一个错误（Wireshark），所以我做了这个：

    private UInt16 swapOctetsUInt16(UInt16 toSwap)
    {
        Int32 tmp = 0;
        tmp = toSwap >> 8;
        tmp = tmp | ((toSwap & 0xff) << 8);
        return (UInt16) tmp;
    }

对于 UInt32，

    private UInt32 swapOctetsUInt32(UInt32 toSwap)
    {
        UInt32 tmp = 0;
        tmp = toSwap >> 24;
        tmp = tmp | ((toSwap & 0xff0000) >> 8);
        tmp = tmp | ((toSwap & 0xff00) << 8);
        tmp = tmp | ((toSwap & 0xff) << 24);
        return tmp;
    }

这只是用于测试

    private void testSwap() {
        UInt16 tmp1 = 0x0a0b;
        UInt32 tmp2 = 0x0a0b0c0d;
        SoapHexBinary shb1 = new SoapHexBinary(BitConverter.GetBytes(tmp1));
        SoapHexBinary shb2 = new SoapHexBinary(BitConverter.GetBytes(swapOctetsUInt16(tmp1)));
        Debug.WriteLine("{0}", shb1.ToString());
        Debug.WriteLine("{0}", shb2.ToString());
        SoapHexBinary shb3 = new SoapHexBinary(BitConverter.GetBytes(tmp2));
        SoapHexBinary shb4 = new SoapHexBinary(BitConverter.GetBytes(swapOctetsUInt32(tmp2)));
        Debug.WriteLine("{0}", shb3.ToString());
        Debug.WriteLine("{0}", shb4.ToString());
    }

这是从哪里输出的内容？

    0B0A: {0}
    0A0B: {0}
    0D0C0B0A: {0}
    0A0B0C0D: {0}

- Marko Samirić

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好的代码但有一个bug。tmp = toSwap >> 24; ==> tmp = (toSwap >> 24) & 0xFF; - alsaleem

Answer 6

如果您正在解析数据且性能不是关键问题，请考虑使用以下非常简单的代码：

private static byte[] NetworkToHostOrder (byte[] array, int offset, int length)
{
    return array.Skip (offset).Take (length).Reverse ().ToArray ();
}

int foo = BitConverter.ToInt64 (NetworkToHostOrder (queue, 14, 8), 0);

- mafu