理解字節序 大端字節序和小端字節序


以下內容參考了

http://www.ruanyifeng.com/blog/2016/11/byte-order.html

https://blog.csdn.net/yishengzhiai005/article/details/39672529

 

1.

計算機硬件有兩種儲存數據的方式:大端字節序(big endian)和小端字節序(little endian)。

舉例來說,數值0x2211使用兩個字節儲存:高位字節是0x22,低位字節是0x11

  • 大端字節序:高位字節在前,低位字節在后,這是人類讀寫數值的方法。
  • 小端字節序:低位字節在前,高位字節在后,即以0x1122形式儲存。

同理,0x1234567的大端字節序和小端字節序的寫法如下圖。

2.

我一直不理解,為什么要有字節序,每次讀寫都要區分,多麻煩!統一使用大端字節序,不是更方便嗎?

上周,我讀到了一篇文章,解答了所有的疑問。而且,我發現原來的理解是錯的,字節序其實很簡單。

3.

首先,為什么會有小端字節序?

答案是,計算機電路先處理低位字節,效率比較高,因為計算都是從低位開始的。所以,計算機的內部處理都是小端字節序。

但是,人類還是習慣讀寫大端字節序。所以,除了計算機的內部處理,其他的場合幾乎都是大端字節序,比如網絡傳輸和文件儲存。

4.

計算機處理字節序的時候,不知道什么是高位字節,什么是低位字節。它只知道按順序讀取字節,先讀第一個字節,再讀第二個字節。

如果是大端字節序,先讀到的就是高位字節,后讀到的就是低位字節。小端字節序正好相反。

理解這一點,才能理解計算機如何處理字節序。

5.

字節序的處理,就是一句話:

"只有讀取的時候,才必須區分字節序,其他情況都不用考慮。"

處理器讀取外部數據的時候,必須知道數據的字節序,將其轉成正確的值。然后,就正常使用這個值,完全不用再考慮字節序。

即使是向外部設備寫入數據,也不用考慮字節序,正常寫入一個值即可。外部設備會自己處理字節序的問題。

6. 

字節序轉換的例子

不同cpu平台上字節序通常也不一樣,下面寫個簡單的C程序,它可以測試不同平台上的字節序。

#include <stdio.h>
#include <netinet/in.h>
int main()
{
    int i_num = 0x12345678;
    printf("[0]:0x%x\n", *((char *)&i_num + 0));
    printf("[1]:0x%x\n", *((char *)&i_num + 1));
    printf("[2]:0x%x\n", *((char *)&i_num + 2));
    printf("[3]:0x%x\n", *((char *)&i_num + 3));
10   
11      i_num = htonl(i_num);
12      printf("[0]:0x%x\n", *((char *)&i_num + 0));
13      printf("[1]:0x%x\n", *((char *)&i_num + 1));
14      printf("[2]:0x%x\n", *((char *)&i_num + 2));
15      printf("[3]:0x%x\n", *((char *)&i_num + 3));
16   
17      return 0;
18 


在80X86CPU平台上,執行該程序得到如下結果: 
[0]:0x78 
[1]:0x56 
[2]:0x34 
[3]:0x12

[0]:0x12 
[1]:0x34 
[2]:0x56 
[3]:0x78

分析結果,在80X86平台上,系統將多字節中的低位存儲在變量起始地址,使用小端法。htonl將i_num轉換成網絡字節序,可見網絡字節序是大端法。


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