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Byte Order

 
  • 2025年 11月06日
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字节序太容易混乱了

分析对象

(A) 单个无符号整数（uint）

  • 出现场景：硬件变量（寄存器、线、端口等）、程序变量、数学计算
  • 特点：
    • 用连续的多比特表示
    • 内部比特顺序通常没有争议（MSB/LSB固定）
  • 注意：
    • 当 uint 转换成 多字节存储/传输 时，才会涉及字节序问题
      • 存储在Memory、文本文件

(B) Bytes / Hex

  • 出现场景：文本格式、网络传输、内存表示

  • 特点：

    • 是 字节序列，顺序显式

  • 字节序问题：

    1. uint ↔ bytes

      • 一个多字节整数如何拆成 bytes？大端/小端会不同

      • 例：0x1234 → b'\x12\x34'（大端）或 b'\x34\x12'（小端）

        0x1234.to_bytes(2, byteorder='big')    # get b'\x12\x34'
0x1234.to_bytes(2, byteorder='little') # get b'\x34\x12'
int.from_bytes(b'\x12\x34', byteorder='big') # get 0x1234 (4660)
int.from_bytes(b'\x12\x34', byteorder='little') # get 0x3412 (13330)

    2. bytes ↔ 文本显示(hex)

      • Bytes和Hex之间的转换通常没有异议，Hex显示在前面的，对应Bytes[0]

        b'\x12\x34'.hex()     # get '1234'
bytes.fromhex('1234') # get b'\x12\x34'

    3. bytes ↔ 传输顺序

      • Bytes到以字节为单位的传输顺序通常没有异议，例如python串口，读和写就是先发bytes[0]

        import serial
ser = serial.Serial('/dev/ttyUSB0', 115200)  # 端口和波特率
ser.write(b'\x12\x34')                       # 先发送 0x12 再 0x34

    4. bytes ↔ 内存存放顺序

      • bytes到内存映射的顺序通常没有异议，bytes[0]存放在addr，bytes[1]存放在addr+1

如何理解

  • 对于一个变量，按他原本的面貌理解他，他就是一个uint或者list
  • 当需要文件中存储、传输、内存中存储时，需要把原本的变量转换为bytes
    • 在python软件中，要注意区分当前的这个bytes是干啥用的：
      • 测试向量存储所用bytes；串口传输所用bytes；内存存储所用bytes；
      • 不同用途的bytes和原始变量对应的关系可能不同（有的大端有的小端）
      • 直接把一个用途的bytes，挪作他用是危险的（不同用途的字节序可能不同）

例子：

  • [Cryptographic Algorithm Validation Program CSRC](https://csrc.nist.gov/Projects/Cryptographic-Algorithm-Validation-Program/Secure-Hashing#sha3vsha3vss)下载的测试向量，hex对应的bytes是小端，即最前面的一个字节是LSB
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