字节序的大小端问题

本文介绍了字节序的概念,源自《格列佛游记》中的大端与小端分类。大端模式是高位在低地址,低位在高地址;小端模式反之。字符串无大小端问题,因为它们由字符组成,每个字符单独存储。位域问题中,位域不能跨字节,长度不超过字节长度。位域的排列和对齐在不同编译器中有差异,如VC6.0、Dev-C++和GCC。

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           有关字节序的问题,最早来源于Jonathan Swift书写的《格列佛游记》一书,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。

有关具体的大小端描述,想必资料网上都有,下面简要给出结果:

大端:高位存在低地址,低位存在高地址;
        小端:高位存在高地址,低位存在低地址;(intel的x86,ARM普遍都是属于小端)

比如数值 0x123456
大端模式:
低地址 -------------> 高地址
0x12  |  0x34  |  0x56
小端模式:
低地址 ------------> 高地址
0x56  |  0x34  |  0x12

        下面针对几个问题:(1)字符串有大小端问题吗?(2)字节内的顺序问题?(3)位域的情况又是如何?进行探讨。

(1)字符串没有大小端问题。

理由:大小端问题是针对计算机中某种类型(内置)的存储顺序。因为计算机以字节为存储单位,像一个char类型的只占一个字节,固然不需要考虑顺序问题;但是像int类型,一般占4个字节,这就存在顺序问题了。既可以从高到低,也可以从低到高。所以,才有大小端问题的出现。对于字符串,是由字符组成的(可以看成字符数组),存储的单个对象就是字符,所以不需要大小端

(2)字节内的顺序问题:除位域外,不需要关心字节内的顺序,它是正常的顺序。

### 字节序的概念 字节序是指多字节数在计算机内存中的存储顺序。对于一个多字节的数据类型(如整型、浮点型等),其各个字节可能按照不同的顺序被存储到内存中。这种存储方式主要分为两大类:大端字节序(Big-Endian)和小字节序(Little-Endina)。 #### 大端字节序 大端字节序是一种将数据的高字节存储在低地址,而低字节存储在高地址的方式。这种方式与人们日常书写的数字顺序一致,因此更容易被人理解。例如,假设有一个32无符号整数 `0x12345678` 需要存储在一个按字节寻址的内存中: | 地址 | 值 | |------|-------| | 0x00 | 0x12 | | 0x01 | 0x34 | | 0x02 | 0x56 | | 0x03 | 0x78 | 在这个例子中,最高有效字节 `0x12` 被放置在最低地址置 `0x00` 上,这正是大端字节序的特点[^1]。 #### 小字节序 相比之下,小字节序则采用了一种完全相反的方式来处理相同的情况——它会把数据的低字节存放到较低的内存地址上,而高字节则存放在较高的内存地址上。继续以上述相同的数值为例,在小字节序下的存储情况如下所示: | 地址 | 值 | |------|-------| | 0x00 | 0x78 | | 0x01 | 0x56 | | 0x02 | 0x34 | | 0x03 | 0x12 | 可以看到,这里最显著的变化在于最低有效字节 `0x78` 已经移动到了起始地址 `0x00` 的地方[^2]。 #### 应用场景差异 不同架构的处理器可能会偏好使用其中一种特定类型的字节序作为默认设置。比如网络协议栈通常遵循的是基于TCP/IP标准的大端格式;然而像Intel x86系列微处理器家族内部操作则是依据于小结构来执行指令集运算过程][^[^34]。 ```python def check_endianess(): num = 1 if isinstance(num, int): byte_array = bytearray((num).to_bytes(2, 'little')) return "Little Endian" if byte_array[0]==1 else "Big Endian" print(check_endianess()) ``` 上述Python脚本可以用来检测当前运行环境所支持的主要字节序列类型。如果返回值为 `"Little Endian"` 则说明该平台是以小为主导;反之若是 `"Big Endian"` 表明此系统倾向于运用大端编码方案来进行二进制资料管理活动。
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