简介

在计算机系统中，我们是以字节为单位的，每个地址单元都对应着一个字节，一个字节为 8bit。但是在C语言中除了8bit的char之外，还有16bit的short型，32bit的long型（要看具体的编译器），另外，对于位数大于 8位的处理器，例如16位或者32位的处理器，由于寄存器宽度大于一个字节，那么必然存在着一个如何将多个字节安排的问题。因此就导致了大端存储模式和小端存储模式。考虑一个short整数0xAF32(0x32是低位,0xAF是高位),把它赋值给一个short变量,那么它在内存中的存储可能有如下两种情况:

• 大端字节(Big-endian):较高的有效字节存放在较低的存储器地址，较低的有效字节存放在较高的存储器地址。
• 小端字节(Big-endian):字数据的高字节存储在高地址中，而字数据的低字节则存放在低地址中。

  地址    0x2000  0x2001+-+-+-+-+-+-+-+-+
  大端存储 |  0xAF |  0x32 |+-+-+-+-+-+-+-+-+
  小端存储 |  0x32 |  0xAF |+-+-+-+-+-+-+-+-+
  

C函数判断大小端

判断计算机的存储方式:

// 是小端模式则返回1，否则返回0
int is_little_endian()
{union w{int x ;char y ;}c ;c.x = 1;return (c.y==1);
}

大端模式和小端模式转换

#include<stdio.h>typedef unsigned int uint_32 ;
typedef unsigned short uint_16 ;#define BSWAP_16(x) \(uint_16)((((uint_16)(x) & 0x00ff) << 8) | \(((uint_16)(x) & 0xff00) >> 8) \)
#define BSWAP_32(x) \(uint_32)((((uint_32)(x) & 0xff000000) >> 24) | \(((uint_32)(x) & 0x00ff0000) >> 8) | \(((uint_32)(x) & 0x0000ff00) << 8) | \(((uint_32)(x) & 0x000000ff) << 24) \)uint_16 bswap_16(uint_16 x)
{return (((uint_16)(x) & 0x00ff) << 8) | \(((uint_16)(x) & 0xff00) >> 8) ;
}
uint_32 bswap_32(uint_32 x)
{return (((uint_32)(x) & 0xff000000) >> 24) | \(((uint_32)(x) & 0x00ff0000) >> 8) | \(((uint_32)(x) & 0x0000ff00) << 8) | \(((uint_32)(x) & 0x000000ff) << 24) ;
}
int main(int argc,char *argv[])
{printf("------------带参宏-------------\n");printf("%#x\n",BSWAP_32(0x12345678));printf("%#x\n",BSWAP_16(0x1234)) ;printf("------------函数调用-----------\n");printf("%#x\n",bswap_32(0x12345678));printf("%#x\n",bswap_16(0x1234)) ;return 0 ;
}

标准库是如何识别大小端模式的

在系统头文件/usr/include/bits/endian.h中定义表示大小端的宏变量，如

# cat /usr/include/bits/endian.h 
/* i386/x86_64 are little-endian.  */#ifndef _ENDIAN_H
# error "Never use <bits/endian.h> directly; include <endian.h> instead."
#endif#define __BYTE_ORDER __LITTLE_ENDIAN

应用可以参考/usr/include/netinet/tcp.h/中结构体的定义，如

struct tcphdr{u_int16_t source;u_int16_t dest;u_int32_t seq;u_int32_t ack_seq;
#if __BYTE_ORDER == __LITTLE_ENDIANu_int16_t res1:4;u_int16_t doff:4;u_int16_t fin:1;u_int16_t syn:1;u_int16_t rst:1;u_int16_t psh:1;u_int16_t ack:1;u_int16_t urg:1;u_int16_t res2:2;
#elif __BYTE_ORDER == __BIG_ENDIANu_int16_t doff:4;u_int16_t res1:4;u_int16_t res2:2;u_int16_t urg:1;u_int16_t ack:1;u_int16_t psh:1;u_int16_t rst:1;u_int16_t syn:1;u_int16_t fin:1;
#else
#error "Adjust your <bits/endian.h> defines"
#endifu_int16_t window;u_int16_t check;u_int16_t urg_ptr;
};

两种模式的使用现状

Intel的80x86系列芯片是唯一还在坚持使用小端的芯片，ARM芯片默认采用小端，但可以切换为大端；而MIPS等芯片要么采用全部大端的方式储存，要么提供选项支持大端——可以在大小端之间切换。另外，对于大小端的处理也和编译器的实现有关，在C语言中，默认是小端（但在一些对于单片机的实现中却是基于大端，比如Keil 51C），Java是平台无关的，默认是大端。在网络上传输数据普遍采用的都是大端。

#include <stdio.h>
struct ST{short val1;short val2;
};
union U{int val;struct ST st;
};int main(void)
{int a = 0;union U u1, u2;a = 0x12345678;u1.val = a;printf("u1.val is 0x%x\n", u1.val);printf("val1 is 0x%x\n", u1.st.val1);printf("val2 is 0x%x\n", u1.st.val2);printf("after first convert is: 0x%x\n", htonl(u1.val));u2.st.val2 = htons(u1.st.val1);u2.st.val1 = htons(u1.st.val2);printf("after second convert is: 0x%x\n", u2.val);return 0;
}

shell命令判断大小端模式

• dpkg-architecture命令

  $ dpkg-architecture 
  DEB_BUILD_ARCH=arm64
  DEB_BUILD_ARCH_ABI=base
  DEB_BUILD_ARCH_BITS=64
  DEB_BUILD_ARCH_CPU=arm64
  DEB_BUILD_ARCH_ENDIAN=little
  DEB_BUILD_ARCH_LIBC=gnu
  DEB_BUILD_ARCH_OS=linux
  DEB_BUILD_GNU_CPU=aarch64
  DEB_BUILD_GNU_SYSTEM=linux-gnu
  DEB_BUILD_GNU_TYPE=aarch64-linux-gnu
  DEB_BUILD_MULTIARCH=aarch64-linux-gnu
  DEB_HOST_ARCH=arm64
  DEB_HOST_ARCH_ABI=base
  DEB_HOST_ARCH_BITS=64
  DEB_HOST_ARCH_CPU=arm64
  DEB_HOST_ARCH_ENDIAN=little
  DEB_HOST_ARCH_LIBC=gnu
  DEB_HOST_ARCH_OS=linux
  DEB_HOST_GNU_CPU=aarch64
  DEB_HOST_GNU_SYSTEM=linux-gnu
  DEB_HOST_GNU_TYPE=aarch64-linux-gnu
  DEB_HOST_MULTIARCH=aarch64-linux-gnu
  DEB_TARGET_ARCH=arm64
  DEB_TARGET_ARCH_ABI=base
  DEB_TARGET_ARCH_BITS=64
  DEB_TARGET_ARCH_CPU=arm64
  DEB_TARGET_ARCH_ENDIAN=little
  DEB_TARGET_ARCH_LIBC=gnu
  DEB_TARGET_ARCH_OS=linux
  DEB_TARGET_GNU_CPU=aarch64
  DEB_TARGET_GNU_SYSTEM=linux-gnu
  DEB_TARGET_GNU_TYPE=aarch64-linux-gnu
  DEB_TARGET_MULTIARCH=aarch64-linux-gnu
  

• lscpu命令

  $ lscpu
  Architecture:        aarch64
  Byte Order:          Little Endian
  CPU(s):              4
  On-line CPU(s) list: 0-3
  Thread(s) per core:  1
  Core(s) per socket:  4
  Socket(s):           1
  Vendor ID:           ARM
  Model:               4
  Model name:          Cortex-A53
  Stepping:            r0p4
  CPU max MHz:         1296.0000
  CPU min MHz:         408.0000
  BogoMIPS:            48.00
  L1d cache:           unknown size
  L1i cache:           unknown size
  L2 cache:            unknown size
  Flags:               fp asimd evtstrm aes pmull sha1 sha2 crc32 cpuid
  

延伸阅读：

准确详解：C/C++ float、double数据类型的表示范围及精度

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