计算机大端与小端的详细解析,含判断机器大小端代码

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简介: 计算机大端与小端的详细解析,含判断机器大小端代码

正文



MSB与LSB


最高有效位(MSB)指二进制中最高值的比特。在16比特的数字音频中,其第1个比特便对16bit的字的数值有最大的影响。例如,在十进制的15,389这一数字中,相当于万数那1行(1)的数字便对数值的影响最大。比较与之相反的“最低有效位”(LSB)、


既MSB高位前导,LSB低位前导


谈到字节序的问题,必然牵涉到两大CPU派系。那就是Motorola的PowerPC系列CPU和Intel的x86系列CPU。PowerPC系列采用big endian方式存储数据,而x86系列则采用little endian方式存储数据。那么究竟什么是big endian,什么又是little endian呢?


    其实big endian是指低地址存放最高有效字节(MSB),而little endian则是低地址存放最低有效字节(LSB)。



大端与小端


端模式(Endian)


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(这句话最为形象)。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。在计算机业界,Endian表示数据在存储器中的存放顺序。


大端模式


大端模式,是指数据的高字节保存在内存的低地址中,而数据的低字节保存在内存的高地址中,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,数据从高位往低位放;这和我们的阅读习惯一致。


例子:


0000430: e684 6c4e 0100 1800 53ef 0100 0100 0000
0000440: b484 6c4e 004e ed00 0000 0000 0100 0000

在大端模式下,前32位应该这样读: e6 84 6c 4e ( 假设int占4个字节)


记忆方法: 地址的增长顺序与值的增长顺序相反


小端模式


小端模式,是指数据的高字节保存在内存的高地址中,而数据的低字节保存在内存的低地址中,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。


例子:


0000430: e684 6c4e 0100 1800 53ef 0100 0100 0000
0000440: b484 6c4e 004e ed00 0000 0000 0100 0000

在小端模式下,前32位应该这样读: 4e 6c 84 e6( 假设int占4个字节)


记忆方法: 地址的增长顺序与值的增长顺序相同

大小端模式对比

至于为什么要区分大小端,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处理器还可以随时在程序中(在ARM Cortex 系列使用REV、REV16、REVSH指令 [1]  )进行大小端的切换。


下面我们来举一个例子


现以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


内存地址 大端模式存放内容 小端模式存放内容
0x0000 0x12 0x78
0x0001 0x34 0x56
0x0002 0x56 0x34
0x0003 0x78 0x12


判断机器大小端代码


#include<stdio.h>
union test
{
    int a;
    char b;
};
int main()
{
    union test t1;
    t1.a = 0x00000001;
    if(t1.b)
    {
        printf("small endian mode\n");
    }
    else
    {
        printf("big endian mode\n");
    }
    return 0;
}


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