大端和小端(big endian little endian)
一、大端和小端的問題
對於整型、長整型等數據類型,Big endian 認為第一個字節是最高位字節(按照從低地址到高地址的順序存放數據的高位字節到低位字節);而 Little endian 則相反,它認為第一個字節是最低位字節(按照從低地址到高地址的順序存放據的低位字節到高位字節)。
例如,假設從內存地址 0x0000 開始有以下數據:
0x0000 0x0001 0x0002 0x0003
0x12 0x34 0xab 0xcd
如果我們去讀取一個地址為 0x0000 的四個字節變量,若字節序為big-endian,則讀出結果為0x1234abcd;若字節序為little-endian,則讀出結果為0xcdab3412。
如果我們將0x1234abcd 寫入到以 0x0000 開始的內存中,則Little endian 和 Big endian 模式的存放結果如下:
地址 0x0000 0x0001 0x0002 0x0003
big-endian 0x12 0x34 0xab 0xcd
little-endian 0xcd 0xab 0x34 0x12
一般來說,x86 系列 CPU 都是 little-endian 的字節序,PowerPC 通常是 big-endian,網絡字節順序也是 big-endian還有的CPU 能通過跳線來設置 CPU 工作於 Little endian 還是 Big endian 模式。
對於0x12345678的存儲:
小端模式:(從低字節到高字節)
地位地址 0x78 0x56 0x34 0x12 高位地址
大端模式:(從高字節到低字節)
地位地址 0x12 0x34 0x56 0x78 高位地址
二、大端小端轉換方法
htonl() htons() 從主機字節順序轉換成網絡字節順序
ntohl() ntohs() 從網絡字節順序轉換為主機字節順序
Big-Endian轉換成Little-Endian
#define BigtoLittle16(A) ((((uint16)(A) & 0xff00) >> 8) | (((uint16)(A) & 0x00ff) << 8)) #defineBigtoLittle32(A) ((((uint32)(A) & 0xff000000) >> 24) | (((uint32)(A) & 0x00ff0000) >> 8) | \ (((uint32)(A) & 0x0000ff00) << 8) | (((uint32)(A) & 0x000000ff) << 24))
三、大端小端檢測方法
如何檢查處理器是big-endian還是little-endian?
C程序:
int i = 1; char *p = (char *)&i; if(*p == 1) printf("Little Endian"); else printf("Big Endian");
大小端存儲問題,如果小端方式中(i占至少兩個字節的長度)則i所分配的內存最小地址那個字節中就存著1,其他字節是0.大端的話則1在i的最高地址字節處存放,char是一個字節,所以強制將char型量p指向i則p指向的一定是i的最低地址,那麽就可以判斷p中的值是不是1來確定是不是小端。
聯合體union的存放順序是所有成員都從低地址開始存放,利用該特性就可以輕松地獲得了CPU對內存采用Little-endian還是Big-endian模式讀寫。
/*return 1: little-endian, return 0: big-endian*/ int checkCPUendian() { union { unsigned int a; unsigned char b; }c; c.a = 1; return (c.b == 1); }
實現同樣的功能,來看看Linux 操作系統中相關的源代碼是怎麽做的:
static union { char c[4]; unsigned long mylong; } endian_test = {{ ‘l‘, ‘?‘, ‘?‘, ‘b‘ } }; #define ENDIANNESS ((char)endian_test.mylong)
Linux 的內核作者們僅僅用一個union 變量和一個簡單的宏定義就實現了一大段代碼同樣的功能!(如果ENDIANNESS=’l’表示系統為little endian,為’b’表示big endian)
四、一些筆試題目
char *sz = "0123456789"; int *p = (int*)sz; printf("%x\n",*++p);
字符‘0‘對應的十六進制是0x30,請問在x86環境下程序輸出是多少?
[email protected],那麽sz在內存的存儲為
@0 @1 @2 @3 @4 @5 @6 @7 @8 @9
0x30 0x31 0x32 0x33 0x34 0x35 0x36 0x37 0x38 0x39
當你把char*強制類型轉化成int*後,因為int占四個字節,[email protected],[email protected]@[email protected]@3,打印的時候 先進行++p操作,[email protected],[email protected]@[email protected]@7,根據上面地地址存地位,高地址存高位的解釋,那麽*p應該等於0x37363534
int a = 0x12345678; char *p = (char*)(&a); printf("%x\n",*(p+1));
例如對於0x12345678,網絡字節順序是這樣0x12,0x34,0x56,0x78存儲的,這種方式稱為big-endian
intel處理器是0x78 0x56 0x34 0x12這樣來存儲的,稱為小尾little-endian
在x86環境下題目中的p指向0x78,加1後指向0x56
#include <stdio.h> union { int i; char x[2]; }a; int main() { a.x[0] = 10; a.x[1] = 1; printf("%d",a.i); return 0; }
x86下輸出答案: 266 (x86下:低位低地址,高位高地址,i內存裏存的值是Ox010A,十進制為266)
int main() { union { int i; struct { char first; char second; }half; }number; number.i=0x4241; printf("%c %c\n", number.half.first, number.half.second); number.half.first=‘a‘; number.half.second=‘b‘; printf("%x\n", number.i); return 0; }
x86下輸出答案:
A B (0x41對應‘A‘,是低位;Ox42對應‘B‘,是高位)
6261 (number.i和number.half共用一塊地址空間0x6261)
大端和小端(big endian little endian)