C语言 大小端模式

C语言大小端模式详解及检测方法
本文介绍了计算机中的大小端模式概念,源于串行通信的问题,主要讨论了存储系统中的大小端模式。大端模式高字节存低地址,小端模式则相反。现实中,不同CPU架构如C51和ARM分别采用大端和小端模式。文章提供了通过union和指针方式检测系统大小端模式的方法。

                                             

1、什么是大小端模式? 

为什么要出现大小端?

大小端来源于小说

后来计算机通信发展起来后,遇到一个问题就是:在串口等串行通信中,一次只能发送一个字节。这时候我要发送一个int类型的数就遇到一个问题。int类型有4个字节,我按照:byte0,byte1,byte2,byte3这样的顺序发送,还是按照反过来。

规则就是发送方和接收方必须按照同样的字节顺序来通信,否则就会出现错误。

这种通信系统中的大小端模式。这就是大小端这个词和计算机挂钩的最早问题。

---现在这个大小端模式,更多是指计算机存储系统的大小端。在计算机内存、硬盘、Nand中。因为存储系统是32位的,但是数据仍然是按照字节为单位的。于是乎一个32位的二进制在内存存储时有2种分布方式:高字节对应高地址(小端模式) 高字节对应低地址(大端模式)

---大端模式和小端模式本身没有对错,没有优劣,理论上按照大端或小端都可以,但是要求必须存储时和读取时按照同样的大小端来进行,否则会出错。

---现实的情况,有些现实的CPU公司用大端(譬如C51单片机),有些公司用小端(譬如ARM),(大部分是用小端模式,小部分是用大端模式)。于是我们写代码时,当不知道当前环境是用大端还是用小端模式时,就需要用代码来检测当前系统的大小端。

①大端模式(big endian),是指数据的高字节保存在内存的低地址中,而数据的低字节保存在内存的高地址中

### C语言中的大小端概念 在计算机科学中,大小端指的是多字节数值在内存中的存储顺序。对于一个多字节的数据类型(如`int`),其高位字节和低位字节可以有两种不同的排列方式: - **大端模式**:最高有效位存放在最低地址处;最低有效位存放在最高地址处。 - **小端模式**:最低有效位存放在最低地址处;最高有效位存放在最高地址处。 这种差异影响着程序读取和写入数据的方式,在跨平台开发时尤其重要[^1]。 ### 判断大小端的方法 为了检测当前系统的字节序,可以通过指针操作来访问整数值的不同部分。下面是一个简单的C语言函数用于区分大小端: ```c #include <stdio.h> void check_endian() { unsigned int num = 0x12345678; char *ptr = (char*)&num; if (*ptr == 0x78) { printf("Little endian\n"); } else if (*ptr == 0x12){ printf("Big endian\n"); } } ``` 上述代码通过创建一个无符号整形变量并将其首地址强制转换成字符指针指向它自己,接着检查第一个字节的内容是否等于给定十六进制数的最后一位(即`0x78`)。如果是,则表示系统采用的是小端格式;反之则是大端格式[^3]。 ### 转换大小端的例子 当需要处理不同架构之间的兼容性问题时,可能还需要能够将一种字节序转为另一种。以下是利用位运算实现的一个简单示例: ```c uint32_t swap_endian(uint32_t value) { return ((value & 0xFF000000) >> 24) | ((value & 0x00FF0000) >> 8 ) | ((value & 0x0000FF00) << 8 ) | ((value & 0x000000FF) << 24); } ``` 此函数接收一个32位无符号整数作为参数,并返回经过交换后的结果。每一步都将原值按特定位置提取出来再移动到新的目标位置上完成整个过程[^4]。
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