大小端模式

简介: 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0x00010x0004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 <iostream>
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,%d\n",un.ia,sizeof(int));
    if(un.ia == 0x12345678)
        printf("big endien\n");
    else if(un.ia == 0x78563412)
        printf("little endien\n");
#else
    int ia = 0x12345678;
    char *ca = (char*)(&ia);
    printf("0x%x,%d\n",*ca,sizeof(int));
    if(*ca == 0x12)
        printf("big endien\n");
    else if(*ca == 0x78)
        printf("little endien\n");
#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<stdio.h>
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("%#x\n",BSWAP_16(0x1234)) ;
 printf("%#x\n",BSWAP_32(0x12345678));
 printf("------------函数调用-----------\n");
 printf("%#x\n",bswap_16(0x1234)) ;
 printf("%#x\n",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操作方式,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。

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