大端模式和小端模式的区别

参考文章

https://blog.youkuaiyun.com/weixin_44057803/article/details/130670865

一、为什么会有大小端之分?

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果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。

字节顺序,又称端序或尾序(英语:Endianness)。在计算机科学计算机科学")领域中,是跨越多字节的程序对象的存储规则。
在几乎所有的机器上,多字节对象都被存储为连续的字节序列。例如在C语言中,一个类型为int的变量x地址为0x100,那么其对应地址表达式&x的值为0x100。且x的四个字节将被存储在存储器的0x100, 0x101, 0x102, 0x103位置。

二、大端模式和小端模式

在计算机中一般讲字节序分为两类:Big-Endian(大端字节序) 和 Little-Endian(小端字节序)。

举一个例子,比如数字0x12 34 56 78在内存中的表示形式。

a)大端模式: Big-Endian 高位字节在前,低位字节在后。

也就是高位字节排放在内存的低地址端,低位字节排放在内存的高地址端。(其实大端模式才是我们直观上认为的模式,和字符串存储的模式差类似)

低地址 --------------------> 高地址
0x12 | 0x34 | 0x56 | 0x78

b) 小端模式:Little-Endian 低位字节在前,高位字节在后。

与大端存储模式相反,也就是低位字节排放在内存的低地址端,高位字节排放在内存的高地址端。

低地址 --------------------> 高地址
0x78 | 0x56 | 0x34 | 0x12

c) 网络字节序:TCP/IP各层协议将字节序定义为Big-Endian,因此TCP/IP协议中使用的字节序通常称之为网络字节序。

三、举例

(1)例如,16位宽的数0x1234在小端模式CPU内存中的存放方式(假设从地址0x4000开始存放)为:
在这里插入图片描述

而在大端模式CPU内存中的存放方式则为:

在这里插入图片描述

放一起比较直观:

在这里插入图片描述

(2)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:

在这里插入图片描述

(3)大端小端没有谁优谁劣,各自优势便是对方劣势:

小端模式 :强制转换数据不需要调整字节内容,1、2、4字节的存储方式一样。
大端模式 :符号位的判定固定为第一个字节,容易判断正负。

五、数组在大端小端情况下的存储

以unsigned int value = 0x12345678为例,分别看看在两种字节序下其存储情况,我们可以用unsigned char buf[4]来表示value:
  Big-Endian: 低地址存放高位,如下:
高地址
---------------
buf[3] (0x78) – 低位
buf[2] (0x56)
buf[1] (0x34)
buf[0] (0x12) – 高位
---------------
低地址
Little-Endian: 低地址存放低位,如下:
高地址
---------------
buf[3] (0x12) – 高位
buf[2] (0x34)
buf[1] (0x56)
buf[0] (0x78) – 低位
--------------
低地址

六、如何判断编译器的大小端模式?

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。

Note:采用大端方式进行数据存放符合人类的正常思

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