通信協議中的數據傳輸、數組的存儲方式、數據的強制轉換等這些都會牽涉到大小端問題。
CPU的大端和小端模式很多地方都會用到,但還是有許多朋友不知道,今天暫且普及一下。
一、為什么會有大小端模式之分呢?
因為在計算機系統中,我們是以字節為單位的,每個地址單元都對應着一個字節,一個字節為8bit。
但是在C語言中除了8bit的char之外,還有16bit的short型,32bit的int型。另外,對於位數大於8位的處理器,例如16位或者32位的處理器,由於寄存器寬度大於一個字節,那么必然存在着一個如何將多個字節安排的問題。因此就導致了大端存儲模式和小端存儲模式。
例如一個16bit的short型x,在內存中的地址為0x0010,x的值為0x1122,那么0x11為高字節,0x22為低字節。
對於大端模式,就將0x11放在低地址中,即0x0010中,0x22放在高地址中,即0x0011中。小端模式,剛好相反。
二、什么是大端和小端?
大端模式:是指數據的高字節保存在內存的低地址中,而數據的低字節保存在內存的高地址中。
小端模式:是指數據的高字節保存在內存的高地址中,而數據的低字節保存在內存的低地址中。
假如32位寬(uint32_t)的數據0x12345678,從地址0x08004000開始存放:
再結合一張圖進行理解:
從上面表格、圖可以看得出來,大小端的差異在於存放順序不同。
三、數組在大端小端情況下的存儲
以unsigned int value = 0x12345678為例,分別看看在兩種字節序下其存儲情況,我們可以用unsigned char buf[4]來表示value。
1.大端模式下
2.小端模式下
不知道大家對數組進行強制轉換成整型數據沒有?
如果你要進行強制轉換,肯定要考慮大小端問題。
四、大小端誰更好?
小端模式:強制轉換數據不需要調整字節內容,1、2、4字節的存儲方式一樣。
大端模式:符號位的判定固定為第一個字節,容易判斷正負。
總結:大端小端沒有誰優誰劣,各自優勢便是對方劣勢。
五、大小端轉換
開篇說了,實際應用中,大小端應用的地方很多通信協議、數據存儲等。如果字節序不一致,就需要轉換。
只要你理解其中原理(高低順序),轉換的方法很多,下面簡單列列兩個。
1.對於16位字數據
#define BigtoLittle16(A) (( ((uint16)(A) & 0xff00) >> 8) | \
(( (uint16)(A) & 0x00ff) << 8))
2.對於32位字數據
#define BigtoLittle32(A) ((( (uint32)(A) & 0xff000000) >> 24) | \
(( (uint32)(A) & 0x00ff0000) >> 8) | \
(( (uint32)(A) & 0x0000ff00) << 8) | \
(( (uint32)(A) & 0x000000ff) << 24))