本文將帶你了解系統(tǒng)大小端的原理以及字節(jié)序，如何在程序中對(duì)大小端進(jìn)行檢測(cè)。如果覺(jué)得不錯(cuò)，歡迎關(guān)注、分享、收藏、點(diǎn)贊。希望能幫助到大家，如有錯(cuò)誤敬請(qǐng)指出，謝謝！
目錄
- 先說(shuō)內(nèi)存
- 字節(jié)
- 字節(jié)順序
- 大端和小端的區(qū)分
先說(shuō)內(nèi)存
程序運(yùn)行在內(nèi)存中，計(jì)算機(jī)中的最小存儲(chǔ)單位是Bit，即1和0的二進(jìn)制，它可以識(shí)別的機(jī)器碼就是以二進(jìn)制形式存儲(chǔ)的；
內(nèi)存由多個(gè)存儲(chǔ)單元組成，每個(gè)存儲(chǔ)單元都有一個(gè)唯一的數(shù)字地址字節(jié)可尋址內(nèi)存。每個(gè)存儲(chǔ)位置可以包含固定數(shù)量的二進(jìn)制數(shù)字。
在大多數(shù)的現(xiàn)代計(jì)算機(jī)上，地址的最小數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度為8位，稱為字節(jié)（1 Byte = 8 Bit）；
一般計(jì)算機(jī)中用戶程序直接訪問(wèn)的地址是虛擬內(nèi)存的地址，操作系統(tǒng)內(nèi)核會(huì)根據(jù)用戶程序訪問(wèn)的虛擬地址，找出頁(yè)表中對(duì)于的物理地址，最終尋址到所需要的數(shù)據(jù)；具體如下圖所示；
然而，在MCU等裸機(jī)開(kāi)發(fā)的環(huán)境中，沒(méi)有MMU，則程序直接訪問(wèn)的是物理內(nèi)存，所以無(wú)論是計(jì)算機(jī)還是MCU在程序運(yùn)行中都需要內(nèi)存作為載體，保存數(shù)據(jù)和運(yùn)行程序。那么，下面再來(lái)看是程序以及數(shù)據(jù)在內(nèi)存中是以何種形式存儲(chǔ)的？
字節(jié)
前面提到過(guò)，在大多數(shù)的現(xiàn)代計(jì)算機(jī)上，地址的最小數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度為8位，稱為字節(jié)（1 Byte = 8 Bit）；至于為什么是8位？看起來(lái)似乎有點(diǎn)玄學(xué)，并且很吉利的一個(gè)數(shù)字，但是老外好像沒(méi)有數(shù)字迷信，這里的原因大概是因?yàn)檫@幾點(diǎn)；
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由于計(jì)算機(jī)內(nèi)部最本質(zhì)需要實(shí)現(xiàn)的操作是加法，減法，乘法，除法等運(yùn)算都能通過(guò)加法實(shí)現(xiàn)，另外由于最早期設(shè)計(jì)的加法器是8位；
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另外一個(gè)原因可以追溯到1956年，IBM公司最早提出字節(jié)的概念，隨著IBM的壯大，字節(jié)便專門用來(lái)表示二進(jìn)制數(shù)，其中也包括不少優(yōu)點(diǎn)；易于以BCD碼形式保存；用于保存文本也非常合適，另外世界上大部分語(yǔ)言都可以用小于256個(gè)字符（一個(gè)字節(jié)寬度）來(lái)表示，如果一個(gè)不夠，那就兩個(gè)，比如中文；
[^1]: 編碼 第15章 字節(jié)與十六進(jìn)制
字節(jié)順序
在說(shuō)大小端之前，要先提一下字節(jié)順序（Endianness），它是描述數(shù)據(jù)以字節(jié)為一組在計(jì)算機(jī)內(nèi)存中存儲(chǔ)順序的術(shù)語(yǔ)。
字節(jié)順序可以是大端順序（big-endian）或者小端順序（little-endian）；在對(duì)多字節(jié)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)時(shí)，一般遵循以下規(guī)則；
- 小端：數(shù)據(jù)的最后一個(gè)字節(jié)先存儲(chǔ)，即LSB；
- 大端：數(shù)據(jù)的第一個(gè)字節(jié)先存儲(chǔ)，即MSB；
數(shù)據(jù)0x01020304分別在大端機(jī)器和小端機(jī)器中的存儲(chǔ)形式，具體如下圖所示；
在大多數(shù)情況下，編譯器會(huì)處理字節(jié)順序，從而避免出現(xiàn)大小端不一致的問(wèn)題，但是在以下情況下字節(jié)順序就會(huì)成為一個(gè)問(wèn)題。
在通訊中，例如網(wǎng)絡(luò)編程：假設(shè)在小端機(jī)器上向文件寫(xiě)入整數(shù)，然后將此文件傳輸?shù)酱蠖藱C(jī)器上。如果沒(méi)有做大小端轉(zhuǎn)換，那么大端機(jī)器就會(huì)以相反的順序讀取文件。
TCP/IP協(xié)議中，默認(rèn)使用的是大端順序，它與具體的CPU類型、操作系統(tǒng)等無(wú)關(guān)；
那么如何在程序中快速的區(qū)分大小端呢？
大端和小端的區(qū)分
下面介紹幾種通過(guò)C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)大小端判斷的方法；
第一種通過(guò)指針的內(nèi)存對(duì)齊來(lái)實(shí)現(xiàn)；
函數(shù)的形式；
unsigned char check_endian( void )
{
int test_var = 1;
unsigned char *test_endian = (unsigned char*)&test_var;
return (test_endian[0] == 0);
}宏定義的形式；
static uint32_t endianness = 0xdeadbeef;
enum endianness { BIG, LITTLE };
#define ENDIANNESS ( *(const char *)&endianness == 0xef ? LITTLE \
: *(const char *)&endianness == 0xde ? BIG \
: assert(0))更加簡(jiǎn)潔；
#define IS_BIG_ENDIAN (!*(unsigned char *)&(uint16_t){1})第二種通過(guò)結(jié)構(gòu)體和聯(lián)合體的內(nèi)存對(duì)齊來(lái)實(shí)現(xiàn)；
#ifndef ORDER32_H
#define ORDER32_H
#include <limits.h>
#include <stdint.h>
#if CHAR_BIT != 8
#error "unsupported char size"
#endif
enum
{
O32_LITTLE_ENDIAN = 0x03020100ul,
O32_BIG_ENDIAN = 0x00010203ul,
O32_PDP_ENDIAN = 0x01000302ul, /* DEC PDP-11 (aka ENDIAN_LITTLE_WORD) */
O32_HONEYWELL_ENDIAN = 0x02030001ul /* Honeywell 316 (aka ENDIAN_BIG_WORD) */
};
static const union { unsigned char bytes[4]; uint32_t value; } o32_host_order =
{ { 0, 1, 2, 3 } };
#define O32_HOST_ORDER (o32_host_order.value)
#endif當(dāng)然具體的方法還有很多，本文就先講到這里。
