大端和小端

Hello,地球人们,本篇博客主要分享关于大端和小端的知识,什么是 大端什么是小端?如何判断一个机器是大端机还是小端机?

一、大端小端概念
1、大端 big-endian也叫高尾端,将高序字节存放在起始位置。
例如字符串“11223344”
大端存放 11 22 33 44
低地址->高地址

2、小端 little-endian也叫低尾端,将低序字节存放在起始位置。
小端字节序指低字节数据存放在内存低地址处,高字节数据存放在内存高地址处;
小端存放就是 44 33 22 11
低地址->高地址
二、大端机小端机的判别
1、大小端是字节序,大于一字节的整数,比如int,在内存中低字节在前就是小端,高字节在前就是大端,二者无所谓优劣,不过小端CPU较多,市场上大多数机器是小端机,x86/amd64/armel/mipsel,单前三者就占据了绝大多数的处理器市场,
大端的有,sun服务器上的sparc/sparc64,IBM高档机器上的Power,老式苹果机上的PowerPC和m68000等,还有传统的mips。
目前发展比较好大端机器也就是IBM Power以及高的利润率占据高端大型机市场,以及PowerPC在xbox360等一些游戏及市场还不错。

2、程序判断一个机器是大端机还是小端机

1int main(int argc, char** argv)
{
     union
     {
         short s;
         char c[sizeof(short)];
     }un;
     un.s = 0x0102;
     if (sizeof(short) == 2)
     {
         if (un.c[0] == 1 && un.c[1] == 2)//低地址存放的是高位字节内容&&高地址存放的是低位字节内容就是大端
         {
              printf("big-endian\n");
         }
         else if (un.c[0] == 2 && un.c[1] == 1)
         {
              printf("little-endian\n");
         }
         else
         {
              printf("un-known\n");
         }
     }
     else
     {
         printf("sizeof(short)=%d \n", sizeof(short));
     }
     //exit(0);
     system("pause");
     return 0;
}


//2、
union U
{
     char str[2];
     short int num;
}U;
int main()
{
     U.str[0] = 10;
     U.str[1] = 1;
     printf("%d\n ", U.num);
     system("pause");
     return 0;
}//VS2013编译器是小端机,所以低地址存放的是低字节的内容
//结果为266。对于整数类型,都是低字节存低位,高字节存高位,因此低位是10,高位是1,结果 = 1 * 256 + 10 = 266。
Modbus协议作为一种广泛应用的通信协议,其数据传输格式在不同设备间需要保持一致性。因此,理解大端(Big-endian)小端(Little-endian)字节序的区别及其使用场景对于正确实现Modbus通信至关重要。 ### 大端小端的基本区别 - **大端模式**是指高位字节存储在低地址中,低位字节存储在高地址中。 - **小端模式**则相反,低位字节存储在低地址中,高位字节存储在高地址中。 例如,一个32位整数`0x12345678`在内存中的表示: - 在大端系统中:`12 34 56 78` - 在小端系统中:`78 56 34 12` Modbus协议规定其数据是以大端方式进行传输的[^1]。 ### Modbus协议中的大小端问题 由于Modbus规约里的内容是以大端的方式实现的,所有通过该协议传输的数据都应按照大端格式组织。然而,许多现代处理器架构(如x86系列)默认使用的是小端模式[^2]。这意味着,在发送数据之前必须将本地的小端数据转换为大端格式以符合Modbus的要求;同样地,在接收数据后也需要进行相应的转换来适配本地处理器的字节序。 这种转换通常涉及对多字节数值的操作,比如16位或32位整型数值。为了处理这种情况,可以采用特定的函数或者宏定义来进行字节交换操作,如提供的例子中的`BigtoLittle16()`函数用于将16位数值从大端转为小端[^2]。 ### 使用场景及解决方案 #### 场景一:跨平台数据交换 当两个具有不同字节序特性的设备之间进行通信时,确保双方都能正确解析对方发送的数据就需要进行适当的转换。例如,如果ARM架构下的设备要与基于x86架构的PC交互,则需注意调整各自的数据表示形式以匹配目标系统的期望。 #### 场景二:网络编程 在网络层面上,TCP/IP协议栈普遍采用大端作为标准字节顺序(即所谓的“网络字节顺序”)。因此,无论是哪种主字节顺序(PowerPC的大端或是Pentium的小端),都需要保证待发送的数据是按照大端形式准备好的,并且对接收到的数据作出相应调整以便于后续处理[^3]。 #### 实现技巧 针对上述需求,开发者们常常会利用预定义好的宏指令或库函数来简化这一过程。以下是一个简单的C语言示例,展示如何手动完成一个16位整数由小端大端的转换: ```c #include <stdint.h> // 将16位无符号整数从小端转换为大端 uint16_t swap_bytes(uint16_t value) { return ((value >> 8) & 0xFF) | ((value << 8) & 0xFF00); } ``` 此外,还有更复杂的32位数值转换方法,类似于引用中提到的`BigtoLittle32(A)`宏定义,它能够有效地重新排列各个字节的位置以达到目的[^4]。 总之,在实施任何类型的嵌入式系统开发特别是涉及到外部接口通信的应用场合下,深入理解并妥善解决好字节序问题是至关重要的。这不仅有助于避免潜在的数据误解风险,还能提高整个系统的兼容性稳定性。
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