大小端模式

大小端模式

记录本篇的缘由是在一次面试题中，面试官问起大小端的问题，没有答出来。这里做一份笔记。

主要内容参考这篇博客。

定义

大端模式（Big-endian）：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。

小端模式（Little-endian）：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。

面试的时候记住一个词就够了，“小高高”，即：小端模式–高字节数据–高地址位置。

字节顺序高低

以一个4字节的整型数值 int a = 0x12345678 为例，该数的十六进制，十进制及二进制分别为：

HEX 12345678

DEC 305,419,896

BIN 0001 0010, 0011 0100, 0101 0110, 0111 1000

那么二进制及十六进制的数位对应关系为：

0001 0010 | 0011 0100| 0101 0110 | 0111 1000 （二进制）

0x12 | 0x34 | 0x56 | 0x78 （十六进制）

高字节 -----------------> 低字节

地址位置高低

同样以这个4字节的整型数值 a = 0x12345678为例，目前不清楚该数值在机器上的存储顺序，但是如果对其分配内存空间，则四个字节的顺序假如是一段0x0001到0x0004的内存段，那么内存的增长顺序即为低地址到高地址。

0x0001 | 0x0002 | 0x0003 | 0x0004

低地址 ------------------> 高地址

代码验证

采用两种方法检查本机器上的大小端模式。

#include 

int main()
{
#if 1
    union {
       int ia;
       char ca[4];
    } un;

    un.ca[0] = 0x12;
    un.ca[1] = 0x34;
    un.ca[2] = 0x56;
    un.ca[3] = 0x78;

    printf("0x%x,%dn",un.ia,sizeof(int));
    if(un.ia == 0x12345678)
        printf("big endienn");
    else if(un.ia == 0x78563412)
        printf("little endienn");
#else
    int ia = 0x12345678;
    char *ca = (char*)(&ia);

    printf("0x%x,%dn",*ca,sizeof(int));
    if(*ca == 0x12)
        printf("big endienn");
    else if(*ca == 0x78)
        printf("little endienn");

#endif
    return 0;
}

x86机器上是小端模式。PowerPc机器上是大端模式。网络字节传输采用大端模式。

大小端转换

#include
typedef unsigned int uint_32 ;
typedef unsigned short uint_16 ;
 
//16位
#define BSWAP_16(x) 
(uint_16)((((uint_16)(x) & 0x00ff) << 8) |  (((uint_16)(x) & 0xff00) >> 8) )
 
//32位
#define BSWAP_32(x) 
(uint_32)((((uint_32)(x) & 0xff000000) >> 24) |  (((uint_32)(x) & 0x00ff0000) >> 8) | 
(((uint_32)(x) & 0x0000ff00) << 8) |  (((uint_32)(x) & 0x000000ff) << 24) )
 
//无符号整型16位
uint_16 bswap_16(uint_16 x)
{
  return (((uint_16)(x) & 0x00ff) << 8) |  (((uint_16)(x) & 0xff00) >> 8) ;
}
 
//无符号整型32位
uint_32 bswap_32(uint_32 x)
{
  return (((uint_32)(x) & 0xff000000) >> 24) |  (((uint_32)(x) & 0x00ff0000) >> 8) | 
  (((uint_32)(x) & 0x0000ff00) << 8) |  (((uint_32)(x) & 0x000000ff) << 24) ;
}
 
int main(int argc,char *argv[])
{
 printf("------------带参宏-------------n");
 printf("%#xn",BSWAP_16(0x1234)) ;
 printf("%#xn",BSWAP_32(0x12345678));
 printf("------------函数调用-----------n");
 printf("%#xn",bswap_16(0x1234)) ;
 printf("%#xn",bswap_32(0x12345678));
 return 0 ;
}
 
输出结果：
------------带参宏-------------
0x3412
0x78563412
------------函数调用-----------
0x3412
0x78563412

大小端转换可以采用以上的位 *** 作方式，也可以采用使用 htonl， htons，ntohl，ntohs 等函数实现。读者有需要可自行参考本篇开头放置的博客链接，进行深入了解。