大端模式(big endian)和小端模式(little endian)

本文详细介绍了计算机系统中的大端和小端存储模式,包括它们的基本概念、存储方式及区别,并通过三种不同的编程方法演示了如何检测当前系统的字节序。

大端模式
  所谓的大端模式(big endian),是指数据的低位(就是权值较小的后面那几位)保存在内存的高地址中,而数据的高位,保存在内存的低地址中,这样的存储模式有点儿类似于把数据当作字符串顺序处理:地址由小向大增加,而数据从高位往低位放;
小端模式
  所谓的小端模式(little endian),是指数据的低位保存在内存的低地址中,而数 据的高位保存在内存的高地址中,这种存储模式将地址的高低和数据位权有效地结合起来,高地址部分权值高,低地址部分权值低,和我们的逻辑方法一致。

为什么有大小端模式之分
  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何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。

用程序测试大小端模式

#include <stdio.h>

int main()
{
/*判断大端模式、小端模式*/
int x=1;
/*the first method */
if(*(char *) &x==1)
printf("little endian\n");
else
printf("big endian\n");
/*the second method*/
x = (char)x;
if(x == 1)
printf("little endian\n");
else
printf("big endian\n");
/*the third method*/

union
{
int i;
char c[sizeof(int)];
}y;

y.i =1;
if(y.c[0] == 1)
printf("little endian\n");
else
printf("big endian\n");

return 0;
}


编译运行:


ELF 32-bit LSB executable, Intel 80386, version 1 (SYSV),
ELF 32-bit MSB executable, ARM, version 1 (ARM),

MSB(Most Significant Bit/Byte),最重要的位或最重要的字节,它通常用来表明在一个bit序列(如一个byte是由8个bit组成的一个序列)或者一个byte序列(如word是由两个byte组成的一个序列)中对整个序列取值影响最大的那个bit/byte。
LSB(Least Significant Bit/Byte),最不重要的位或最不重要的字节,它通常用来表明在一个bit序列(如一个byte是由8个bit组成的一个序列)或者一个byte序列(如word是由两个byte组成的一个序列)中对整个序列取值影响最小的那个bit/byte。

little-endian主要用于我们现在的PC中的CPU,而big-endian则应用在目前的Mac机器中(即,Power系列处理器)。

<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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