字节序问题–大端法小端法

一、字节序定义
字节序,顾名思义字节的顺序,再多说两句就是大于一个字节类型的数据在内存中的存放顺序(一个字节的数据当然就无需谈顺序的问题了)。

其实大部分人在实际的开发中都很少会直接和字节序打交道。唯有在跨平台以及网络程序中字节序才是一个应该被考虑的问题。

在所有的介绍字节序的文章中都会提到字节序分为两类:Big-Endian和Little-Endian。引用标准的Big-Endian和Little-Endian的定义如下:

a) Little-Endian就是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。
b) Big-Endian就是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。
c) 网络字节序:4个字节的32 bit值以下面的次序传输:首先是0~7bit,其次8~15bit,然后16~23bit,最后是24~31bit。这种传输次序称作大端字节序。由于 TCP/IP首部中所有的二进制整数在网络中传输时都要求以这种次序,因此它又称作网络字节序。比如,以太网头部中2字节的“以太网帧类型”,表示后面数据的类型。对于ARP请求或应答的以太网帧类型来说,在网络传输时,发送的顺序是0x08,0x06。在内存中的映象如下图所示:


栈底 (高地址)
—————
0x06 — 低位
0x08 — 高位
—————
栈顶 (低地址)

该字段的值为0x0806。按照大端方式存放在内存中。

二、高/低地址与高低字节
首先我们要知道我们C程序映像中内存的空间布局情况:在《C专家编程》中或者《Unix环境高级编程》中有关于内存空间布局情况的说明,大致如下图:


———————– 最高内存地址 0xffffffff
| 栈底
.
. 栈
.
栈顶
———————–
|
|
\|/

NULL (空洞)

/|\
|
|
———————–

———————–
未初始化的数据
—————-(统称数据段)
初始化的数据
———————–
正文段(代码段)
———————– 最低内存地址 0x00000000

以上图为例如果我们在栈上分配一个unsigned char buf[4],那么这个数组变量在栈上是如何布局的呢[注1]?看下图:


栈底 (高地址)
———-
buf[3]
buf[2]
buf[1]
buf[0]
———-
栈顶 (低地址)

现在我们弄清了高低地址,接着来弄清高/低字节,如果我们有一个32位无符号整型0x12345678(呵呵,恰好是把上面的那4个字节buf看成一个整型),那么高位是什么,低位又是什么呢?其实很简单。在十进制中我们都说靠左边的是高位,靠右边的是低位,在其他进制也是如此。就拿 0x12345678来说,从高位到低位的字节依次是0x12、0x34、0x56和0x78。

高低地址和高低字节都弄清了。我们再来回顾一下Big-Endian和Little-Endian的定义,并用图示说明两种字节序:

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:

Big-Endian: 低地址存放高位,如下图:


栈底 (高地址)
—————
buf[3] (0x78) — 低位
buf[2] (0x56)
buf[1] (0x34)
buf[0] (0x12) — 高位
—————
栈顶 (低地址)

Little-Endian: 低地址存放低位,如下图:


栈底 (高地址)
—————
buf[3] (0x12) — 高位
buf[2] (0x34)
buf[1] (0x56)
buf[0] (0x78) — 低位
—————
栈顶 (低地址)

在现有的平台上Intel的X86采用的是Little-Endian,而像Sun的SPARC采用的就是Big-Endian。

三、例子
嵌入式系统开发者应该对Little-endian和Big-endian模式非常了解。采用Little-endian模式的CPU对操作数的存放方式是从低字节到高字节,而Big-endian模式对操作数的存放方式是从高字节到低字节。

例如,16bit宽的数0x1234在Little-endian模式CPU内存中的存放方式(假设从地址0x4000开始存放)为:


内存地址 存放内容
0x4001 0x12
0x4000 0x34

而在Big-endian模式CPU内存中的存放方式则为:


内存地址 存放内容
0x4001 0x34
0x4000 0x12

32bit宽的数0x12345678在Little-endian模式CPU内存中的存放方式(假设从地址0x4000开始存放)为:


内存地址 存放内容
0x4003 0x12
0x4002 0x34
0x4001 0x56
0x4000 0x78

而在Big-endian模式CPU内存中的存放方式则为:


内存地址 存放内容
0x4003 0x78
0x4002 0x56
0x4001 0x34
0x4000 0x12

整理自网络

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