ARM 9:大端(Big-endian)和小端(Little-endian)区别

本文介绍了端模式(Endian)的概念,通过《格列佛游记》中的故事比喻解释了Big-Endian和Little-Endian的区别,并详细展示了这两种模式在计算机内存中如何存储16位和32位整数。此外,还提供了一段用于检测当前处理器端模式的C语言代码。

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端模式(Endian)的这个词出自Jonathan Swift书写的《格列佛游记》。这本书根据将鸡蛋敲开的方法不同将所有的人分为两类,从圆头开始将鸡蛋敲开的人被归为Big Endian,从尖头开始将鸡蛋敲开的人被归为Littile Endian。小人国的内战就源于吃鸡蛋时是究竟从大头(Big-Endian)敲开还是从小头(Little-Endian)敲开。在计算机业Big Endian和Little Endian也几乎引起一场战争。在计算机业界,Endian表示数据在存储器中的存放顺序。下文举例说明在计算机中大小端模式的区别。

如果将一个32位的整数0x12345678存放到一个整型变量(int)中,这个整型变量采用大端或者小端模式在内存中的存储由下表所示。为简单起见,本书使用OP0表示一个32位数据的最高字节MSB(Most Significant Byte),使用OP3表示一个32位数据最低字节LSB(Least Significant Byte)。

 

地址偏移

大端模式

小端模式

0x00

12(OP0)

78(OP3)

0x01

34(OP1)

56(OP2)

0x02

56(OP2)

34(OP1)

0x03

78(OP3)

12(OP0)

 

如果将一个16位的整数0x1234存放到一个短整型变量(short)中。这个短整型变量在内存中的存储在大小端模式由下表所示。

 

地址偏移

大端模式

小端模式

0x00

12(OP0)

34(OP1)

0x01

34(OP1)

12(OP0)

 

由上表所知,采用大小模式对数据进行存放的主要区别在于在存放的字节顺序,大端方式将高位存放在低地址,小端方式将低位存放在低地址。采用大端方式进行数据存放符合人类的正常思维,而采用小端方式进行数据存放利于计算机处理。到目前为止,采用大端或者小端进行数据存放,其孰优孰劣也没有定论。

有的处理器系统采用了小端方式进行数据存放,如Intel的奔腾。有的处理器系统采用了大端方式进行数据存放,如IBM半导体和Freescale的PowerPC处理器。不仅对于处理器,一些外设的设计中也存在着使用大端或者小端进行数据存放的选择。

因此在一个处理器系统中,有可能存在大端和小端模式同时存在的现象。这一现象为系统的软硬件设计带来了不小的麻烦,这要求系统设计工程师,必须深入理解大端和小端模式的差别。大端与小端模式的差别体现在一个处理器的寄存器,指令集,系统总线等各个层次中。

 

判断大端小端收藏

int i=1; 
    char *p=(char *)&i; 
    if(*p==1)   
           printf("1");
    else
           printf("2");

          大小端存储问题,如果小端方式中(i占至少两个字节的长度)则i所分配的内存最小地址那个字节中就存着1,其他字节是0.大端的话则1在i的最高地址字节处存放,char是一个字节,所以强制将char型量p指向i则p指向的一定是i的最低地址,那么就可以判断p中的值是不是1来确定是不是小端。

 

请写一个C函数,若处理器是Big_endian的,则返回0;若是Little_endian的,则返回1
解答:
int checkCPU( )
{
    {
           union w
           { 
                  int a;
                  char b;
           } c;
           c.a = 1;
           return(c.b ==1);
    }
}
剖析:
        嵌入式系统开发者应该对Little-endian和Big-endian模式非常了解。采用Little-endian模式的CPU对操作数的存放方式是从低字节到高字节,而Big-endian模式对操作数的存放方式是从高字节到低字节。
       例如,16bit宽的数0x1234
           在Little-endian模式CPU内存中的存放方式(假设从地址0x4000开始存放)为:
内存地址
0x4000
0x4001
存放内容
0x34
0x12
   而在Big-endian模式CPU内存中的存放方式则为:
内存地址
0x4000
0x4001
存放内容
0x12
0x34
32bit宽的数0x12345678Little-endian模式CPU内存中的存放方式(假设从地址0x4000开始存放)为:
内存地址
0x4000
0x4001
0x4002
0x4003
存放内容
0x78
0x56
0x34
0x12
而在Big-endian模式CPU内存中的存放方式则为:
内存地址
0x4000
0x4001
0x4002
0x4003
存放内容
0x12
0x34
0x56
0x78
联合体union的存放顺序是所有成员都从低地址开始存放,面试者的解答利用该特性,轻松地获得了CPU对内存采用Little-endian还是Big-endian模式读写。如果谁能当场给出这个解答,那简直就是一个天才的程序员。
<think>嗯,用户想了解大端小端字节序的区别及工作原理。首先,我需要回忆一下相关知识。大端字节序是高位字节存在低地址,低位字节存在高地址,对吧?而小端则相反,低位在低地址,高位在高地址。比如,数字0x12345678,大端存储的话,内存从低到高是12345678,小端就是78563412。然后,工作原理方面,计算机内部处理多用小端,因为处理数据从低位开始,效率高。比如做加法,先处理低位字节,这样不需要来回调整顺序。而网络传输文件存储一般用大端,符合人类的读写习惯,也统一标准,避免混乱。 接下来,用户可能想知道为什么会有这两种不同的方式。需要解释计算机处理效率人类习惯之间的权衡。小端序适合CPU处理,大端序适合网络传输。可能还要提到主机字节序网络字节序的转换,比如htonshtonl函数。 另外,应用场景的区别也很重要。比如,网络协议用大端,x86架构的CPU用小端。可能需要举例不同的处理器架构,比如ARM可以切换,但通常用小端?还要检查引用内容是否符合。用户提供的引用里提到,计算机内部处理是小端,网络传输用大端。引用4详细说明了存储的例子,引用5解释了排列规则。需要确保回答中的例子引用一致。可能用户还会混淆字节位的概念,需要简单区分。比如,位是bit,字节是8位。字节序关注的是字节在内存中的排列顺序,而不是位。最后,生成相关问题的时候,要考虑用户可能的后续疑问,比如如何判断系统是大端还是小端,转换方法,不同架构的影响,以及实际编程中的应用,比如网络编程中的字节序转换函数。</think>### 大端字节序与小端字节序的区别及工作原理 #### 1. **核心区别** - **大端字节序(Big-Endian)** 高位字节存储在内存的低地址,低位字节存储在高地址。例如,整数 `0x12345678` 的大端存储顺序为: $$ \text{低地址} \rightarrow \text{高地址} : 12\ 34\ 56\ 78 $$ 符合人类从左到右的阅读习惯,常用于网络传输文件存储[^1][^4][^5]。 - **小端字节序(Little-Endian)** 低位字节存储在内存的低地址,高位字节存储在高地址。例如,同一整数 `0x12345678` 的小端存储顺序为: $$ \text{低地址} \rightarrow \text{高地址} : 78\ 56\ 34\ 12 $$ 与计算机处理数据的逻辑一致(从低位开始运算),因此是大多数 CPU 的内部处理方式(如 x86 架构)[^1][^3][^5]。 #### 2. **工作原理** - **计算机处理效率** 小端字节序允许 CPU 直接从低地址开始读取数据,无需调整字节顺序即可处理低位运算(如加法、乘法),提高了计算效率[^1][^5]。 - **网络传输的统一性** 网络协议强制使用大端字节序(网络字节序),确保不同设备间的数据解析一致。例如,TCP/IP 协议中传输的整数均以大端格式编码[^3][^4]。 #### 3. **应用场景** - **小端字节序**: - 主机内部数据处理(如 x86、ARM 架构) - 内存密集型操作(如实时图像处理)[^1][^5] - **大端字节序**: - 网络协议(如 IP 地址、端口号) - 文件格式(如 PNG、JPEG 的文件头)[^3][^4] #### 4. **示例代码(判断字节序)** ```c #include <stdio.h> int main() { int num = 0x12345678; char *p = (char*)# if (*p == 0x78) { printf("小端字节序\n"); } else { printf("大端字节序\n"); } return 0; } ``` ---
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