ARM存储格式之大端小端

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#嵌入式 #swift #网络

本文深入探讨了计算机存储中的大端模式与小端模式，包括它们在内存、网络传输和编程判断处理器模式的应用，提供了具体例子和代码实现。

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开头讲个有关大端小端的故事：

　　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。　　

　　我们知道在内存中数据是以字节为单位进行存储的，每个地址单元对应着一个字节（byte），一个字节为8位（bite）。但是很多时候数据除了8bit额char外，还有16bit的short，32位的long型（要看具体的编译器），必然存在多字节安排的问题。不同的计算机存放多字节值的顺序不同，有些机器在起始地址存放低位字节（低位先存），即小端模式；有的机器在起始地址存放高位字节（高位先存），即大端模式。基于Intel的CPU，采用的是低位先存。而KEIL C51则为大端模式。大端小端对应着数据在存储器中的存放顺序。

　　同时，在网络传输中，网络协议需要指定网络字节顺序，TCP/IP协议中使用16位整数和32位整数的高位先存模式，对应我们的大端模式。

　　下面是两个具体例子：

　　16bit宽的数0x1234在Little-endian模式（以及Big-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	小端模式存放内容	大端模式存放内容
0x4000	0x34	0x12
0x4001	0x12	0x34

　　32bit宽的数0x12345678在Little-endian模式以及Big-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	小端模式存放内容	大端模式存放内容
0x4000	0x78	0x12
0x4001	0x56	0x34
0x4002	0x34	0x56
0x4003	0x12	0x78

　　联合体union的存放顺序是所有成员都从低地址开始存放，利用该特性可以轻松地获得了CPU对内存采用Little-endian还是Big-endian模式读写。

　　写程序判断处理器是Little-endian模式，还是Big-endian模式，可以通过以下程序：

　　1>.通过将int强制类型转换成char单字节，通过判断起始存储位置。

void main(int argc, char **argv) 
{ 
int i = 1; 
char *cp = (char *)&i; //前面是指针运算符*，前值类型转换。后面是取地址符号。 
  if (*cp) //如果此时cp指向的内存为1的话，则为小端，否则为大端。 
  printf("Little Endian\n"); 
else 
printf("Big Endian\n"); 

exit(EXIT_SUCCESS); 
} 
  

注释：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(或者为0，也即是假)来确定是不是小端。

或者如下程序：

   void main()
{
short int x;

char x0,x1;

 x=0x1122;

 x0=((char*)&x)[0]; //低地址单元
 x1=((char*)&x)[1]; //高地址单元

if (0x11 == x0 && 0x22 == x1)
 {
 cout << "Big_endian" << endl;
 }
else
 {
 cout << "Little_endian" << endl;
 }
}
  

2>.利用联合体union的存放顺序是所有成员都从低地址开始存放，判断处理器模式。

   bool checkCPU( )
{ 
 { 
 union w 
 { 
int a; 
char b; 

 } c; 
 c.a = 1; 
return(c.b ==1);
 } 
} 
  

以及如下程序：

   bool isLittleEndian()
{
 union _dword
 {
int all;
struct _bytes
 {
char byte0; 
char pad[3]; 
 }bytes;
}dword;

 dword.all=0x87654321;

return (0x21==dword.bytes.byte0); 
}
  

分析：如果你的处理器调用函数isLittleEndian返回1，那么说明你的处理器为little endian,否则为big endian.注意，如果在little endian处理器上，byte0和pad按内存从低到高的存放顺序：LOW->byte0 pad[0] pad[1] pad[2] ->HIGH；0x87654321按内存从低到高的存放顺序: 0x21 0x43 0x65 0x87, 可见byte0对应到0x21。所以通过判断dword中第一个字节dword.bytes.byte0是否与0x21相等就可以看出是否是little endian。

　PS:本文后面几个程序都是从网上摘抄过来的，对于联合体Union不是很清楚的可以参看http://blog.sina.com.cn/s/blog_3fa943920100ob37.html 我觉得这篇博文写的很详细。通过本文对大端小端模式有了一个比较深的理解吧。也希望对读者有些许帮助，谢谢！接下来我会总结下联合Union结构和Struct的区别。

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