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大端和小端（Big endian and Little endian）

大端和小端（Big endian and Little endian）

网络字节序

网络字节顺序是TCP/IP中规定好的一种数据表示格式，它与具体的CPU类型、操作系统等无关，从而可以保证数据在不同主机之间传输时能够被正确解释。网络字节顺序采用big endian排序方式。

由此可知，网络字节序是大端序的。那么什么是Big endian呢？

一、大端和小端的问题

对于整型、长整型等数据类型，Big endian 认为第一个字节是最高位字节（按照从低地址到高地址的顺序存放数据的高位字节到低位字节）；而 Little endian 则相反，它认为第一个字节是最低位字节（按照从低地址到高地址的顺序存放数据的低位字节到高位字节）。

例如，假设从内存地址 0x0000 开始有以下数据：

0x0000 0x0001 0x0002 0x0003
0x12 0x34 0xab 0xcd

如果我们去读取一个地址为 0x0000 的四个字节变量，若字节序为big-endian，则读出结果为0x1234abcd；若字节序为little-endian，则读出结果为0xcdab3412。

如果我们将0x1234abcd 写入到以 0x0000 开始的内存中，则Little endian 和 Big endian 模式的存放结果如下：

地址 0x0000 0x0001 0x0002 0x0003
big-endian 0x12 0x34 0xab 0xcd
little-endian 0xcd 0xab 0x34 0x12

一般来说，x86 系列 CPU 都是 little-endian 的字节序，PowerPC 通常是 big-endian，网络字节顺序也是 big-endian还有的CPU 能通过跳线来设置 CPU 工作于 Little endian 还是 Big endian 模式。

对于0x12345678的存储：

小端模式：（从低字节到高字节）
地位地址 0x78 0x56 0x34 0x12

大端模式：（从高字节到低字节）
地位地址 0x12 0x34 0x56 0x78

二、C语言大端小端转换方法

  • Big-Endian转换成Little-Endian
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#define BigtoLittle16(A) ((((uint16)(A) & 0xff00) >> 8) | (((uint16)(A) & 0x00ff) << 8))
#define BigtoLittle32(A) ((((uint32)(A) & 0xff000000) >> 24) | (((uint32)(A) & 0x00ff0000) >> 8) | \
(((uint32)(A) & 0x0000ff00) << 8) | (((uint32)(A) & 0x000000ff) << 24))

三、C语言大端小端检测方法

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int i = 1;
char *p = (char *)&i;
if(*p == 1)
      printf("Little Endian");
else
      printf("Big Endian");

大小端存储问题，如果小端方式中（i占至少两个字节的长度）则i所分配的内存最小地址那个字节中就存着1，其他字节是0.大端的话则1在i的最高地址字节处存放，char是一个字节，所以强制将char型量p指向i则p指向的一定是i的最低地址，那么就可以判断p中的值是不是1来确定是不是小端。

联合体union的存放顺序是所有成员都从低地址开始存放，利用该特性就可以轻松地获得了CPU对内存采用Little-endian还是Big-endian模式读写。

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/*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);
}

实现同样的功能，来看看Linux 操作系统中相关的源代码是怎么做的：

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static union { char c[4]; unsigned long mylong; } endian_test = {{ 'l', '?', '?', 'b' } };

#define ENDIANNESS ((char)endian_test.mylong)

Linux 的内核作者们仅仅用一个union 变量和一个简单的宏定义就实现了一大段代码同样的功能！（如果ENDIANNESS=’l’表示系统为little endian，为’b’表示big endian）

四、相关的一些问题

问题一：

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char *sz = "0123456789";
int *p = (int*)sz;
printf("%x\n",*++p);

问：字符’0’对应的十六进制是0x30，请问在x86环境下程序输出是多少？

解答：

假设 字符串sz地址 从 $0 开始，那么sz在内存的存储为

$0 $1 $2 $3 $4 $5 $6 $7 $8 $9
0x30 0x31 0x32 0x33 0x34 0x35 0x36 0x37 0x38 0x39

当你把char强制类型转化成int后，因为int占四个字节，那么p指向$0，并且p占有的地址是*$0$1$2$3，打印的时候 先进行++p操作，那么p指向$4，此时*p占有的地址是$4$5$6$7*，根据上面地地址存地位，little endian，那么p应该等于0x37363534

问题二：

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int a = 0x12345678;
char *p = (char*)(&a);
printf("%x\n",*(p+1));

例如对于0x12345678，网络字节顺序是这样0x12,0x34,0x56,0x78存储的，这种方式称为big-endian
intel处理器是0x78 0x56 0x34 0x12这样来存储的，称为小尾little-endian
在x86环境下题目中的p指向0x78，加1后指向0x56

问题三：

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#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下输出答案： 266 （x86下：i内存里存的值是Ox010A，十进制为266）

问题四：

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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下输出答案：

A B (0x41对应’A’,是低位；Ox42对应’B’,是高位）
6261 (number.i和number.half共用一块地址空间0x6261）

协议 协议进制网络