大端模式和小端模式

大端模式和小端模式

  1. 什么是大端和小端
    Big-Endian和Little-Endian的定义如下:

    1. Little-Endian就是低位字节排放在内存的低地址端,高位字节排放在内存的高地址端。
    2. Big-Endian就是高位字节排放在内存的低地址端,低位字节排放在内存的高地址端。
      举一个例子,比如数字0x12 34 56 78在内存中的表示形式为:
      1. 大端模式:
        低地址 —————–> 高地址 0x12 | 0x34 | 0x56 | 0x78
      2. 小端模式:
        低地址 ——————> 高地址 0x78 | 0x56 | 0x34 | 0x12
        可见,大端模式和字符串的存储模式类似。
  2. 下面是两个具体例子:
    16bit宽的数0x1234在Little-endian模式(以及Big-endian模式)CPU内存中的存放方式(假设从地址0x4000开始存放)为:

    1
    2
    3
    内存地址    小端模式存放内容    大端模式存放内容
    0x4000 0x34 0x12
    0x4001 0x12 0x34

32bit宽的数0x12345678在Little-endian模式以及Big-endian模式)CPU内存中的存放方式(假设从地址0x4000开始存放)为:

1
2
3
4
5
内存地址	小端模式存放内容	大端模式存放内容
0x4000 0x78 0x12
0x4001 0x56 0x34
0x4002 0x34 0x56
0x4003 0x12 0x78

  1. 大端小端没有谁优谁劣,各自优势便是对方劣势:

    小端模式 :强制转换数据不需要调整字节内容,1、2、4字节的存储方式一样。
    大端模式 :符号位的判定固定为第一个字节,容易判断正负。

  2. 数组在大端小端情况下的存储:
      以unsigned int value = 0x12345678为例,分别看看在两种字节序下其存储情况,
    我们可以用unsigned char buf[4]来表示value:

    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    10
    11
    12
    13
    14
    15
    Big-Endian: 
    低地址存放高位,如下:
    高地址
    buf[3] (0x78) -- 低位
    buf[2] (0x56)
    buf[1] (0x34)
    buf[0] (0x12) -- 高位
    低地址
    ittle-Endian: 低地址存放低位,如下:
    高地址
    buf[3] (0x12) -- 高位
    buf[2] (0x34)
    buf[1] (0x56)
    buf[0] (0x78) -- 低位
    低地址
  3. 为什么会有大小端模式之分呢?

    这是因为在计算机系统中,我们是以字节为单位的,每个地址单元都对应着一个字节,一个字节为8bit。
    但是在C语言中除了8bit的char之外,还有16bit的short型,32bit的long型(要看具体的编译器),
    另外,对于位数大于8位的处理器,例如16位或者32位的处理器,由于寄存器宽度大于一个字节,
    那么必然存在着一个如果将多个字节安排的问题。因此就导致了大端存储模式和小端存储模式。
    例如一个16bit的short型x,
    在内存中的地址为0x0010,x的值为0x1122,那么0x11为高字节,0x22为低字节。
    对于大端模式,就将0x11放在低地址中,即0x0010中,0x22放在高地址中,即0x0011中。
    小端模式,刚好相反。我们常用的X86结构是小端模式,而KEIL C51则为大端模式。
    很多的ARM,DSP都为小端模式。有些ARM处理器还可以由硬件来选择是大端模式还是小端模式。

  4. 如何判断机器的字节序
    可以编写一个小的测试程序来判断机器的字节序:
    [cpp] view plaincopyprint?

    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    10
    BOOL IsBigEndian()
    {
    int a = 0x1234;
    char b = *(char *)&a; //通过将int强制类型转换成char单字节,通过判断起始存储位置。即等于 取b等于a的低地址部分
    if( b == 0x12)
    {
    return TRUE;
    }
    return FALSE;
    }

联合体union的存放顺序是所有成员都从低地址开始存放,利用该特性可以轻松地获得了CPU对内存采用Little-endian还是Big-endian模式读写:
[cpp] view plaincopyprint?

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
BOOL IsBigEndian()
{
union NUM
{
int a;
char b;
}num;
num.a = 0x1234;
if( num.b == 0x12 )
{
return TRUE;
}
return FALSE;
}

  1. 常见的字节序
    一般操作系统都是小端,而通讯协议是大端的。
    1. 常见CPU的字节序
      Big Endian : PowerPC、IBM、Sun Little Endian : x86、DEC ARM既可以工作在大端模式,也可以工作在小端模式。
坚持原创技术分享,您的支持奖鼓励我继续创作!