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大端小端以及判别方式

大端和小端是指数据在内存中的存储模式,它由 CPU 决定:

1) 大端模式(Big-endian)是指将数据的低位(比如 1234 中的 34 就是低位)放在内存的高地址上,而数据的高位(比如 1234 中的 12 就是高位)放在内存的低地址上。这种存储模式有点儿类似于把数据当作字符串顺序处理,地址由小到大增加,而数据从高位往低位存放。


2)小端模式(Little-endian)是指将数据的低位放在内存的低地址上,而数据的高位放在内存的高地址上。这种存储模式将地址的高低和数据的大小结合起来,高地址存放数值较大的部分,低地址存放数值较小的部分,这和我们的思维习惯是一致,比较容易理解。


为什么有大小端模式之分?

计算机中的数据是以字节(Byte)为单位存储的,每个字节都有不同的地址。现代 CPU 的位数(可以理解为一次能处理的数据的位数)都超过了 8 位(一个字节),PC机、服务器的 CPU 基本都是 64 位的,嵌入式系统或单片机系统仍然在使用 32 位和 16 位的 CPU。


对于一次能处理多个字节的CPU,必然存在着如何安排多个字节的问题,也就是大端和小端模式。以 int 类型的 0x12345678 为例,它占用 4 个字节,如果是小端模式(Little-endian),那么在内存中的分布情况为(假设从地址 0x 4000 开始存放):

内存地址 0x4000 0x4001 0x4002 0x4003
存放内容 0x78 0x56 0x34 0x12

如果是大端模式(Big-endian),那么分布情况正好相反:

内存地址 0x4000 0x4001 0x4002 0x4003
存放内容 0x12 0x34 0x56 0x78

我们的 PC 机上使用的是 X86 结构的 CPU,它是小端模式;51 单片机是大端模式;很多 ARM、DSP 也是小端模式(部分 ARM 处理器还可以由硬件来选择是大端模式还是小端模式)。


借助共用体,我们可以检测 CPU 是大端模式还是小端模式,请看代码:

#include <stdio.h>
int main()
{
    union
    {
        int n;
        char ch;
    } data;

    if(data.ch == 1){
        printf("Little-endian\n");
    }else{
        printf("Big-endian\n");
    }
    return 0;
}

在PC机上的运行结果:

Little-endian


共用体的各个成员是共用一段内存的

1、1是数据的低位,如果1被存储在data的低字节,就是小端模式,这个时候 data.ch 的值也是 1

2、如果1被存储在 data 的高字节,就是大端模式,这个时候 data.ch 的值就是0


怎么测试我的电脑是小端模式还是大端模式呢?

1、将int 48存起来,然后取得其地址,再将这个地址转为char* 这时候,如果是小端存储,那么char*指针就指向48;

48对应的ASCII码为字符‘0’;

void judge_bigend_littleend1()
{
    int i = 48;
    int* p = &i;
    char c = 0;
    c = *((char*)p);

    if (c == '0')
        printf("小端\n");
    else
        printf("大端\n");
}


2、定义变量int i=1;将 i 的地址拿到,强转成char*型,这时候就取到了 i 的低地址,这时候如果是1就是小端存储,如果是0就是大端存储。

void judge_bigend_littleend2()
{
    int i = 1;
    char c = (*(char*)&i);

    if (c)
        printf("小端\n");
    else
        printf("大端\n");
}


3、定义联合体,一个成员是多字节,一个是单字节,给多字节的成员赋一个最低一个字节不为0,其他字节为0的值,再用第二个成员来判断,如果第二个字节不为0,就是小端,若为0,就是大端。

void judge_bigend_littleend3()
{
    union
    {
        int i;
        char c;
    }un;
    un.i = 1;

    if (un.c == 1)
        printf("小端\n");
    else
        printf("大端\n");
}