C語(yǔ)言之大小端問(wèn)題

1：大小端名字的由來(lái)及發(fā)展

  （1）在喬納森·斯威夫特的著名諷刺小說(shuō)《格列夫游記》中，小人國(guó)內(nèi)部分裂成Big-endian和Little-endian兩派，區(qū)別在于一派要求從雞蛋的大頭把雞蛋打破，另一派要求從雞蛋的小頭把雞蛋打破。斯威夫特借以諷刺英國(guó)的政黨之爭(zhēng)，在計(jì)算機(jī)工業(yè)中指數(shù)據(jù)儲(chǔ)存順序的分歧。

     （2）后來(lái)計(jì)算機(jī)通信發(fā)展起來(lái)后，遇到一個(gè)問(wèn)題就是：在串口等串行通信中，一次只能發(fā)送1個(gè)字節(jié)。這時(shí)候我要發(fā)送一個(gè)int類型的數(shù)就遇到一個(gè)問(wèn)題。int類型有4個(gè)字節(jié)，我是按照：byte0 byte1 byte2 byte3這樣的順序發(fā)送，還是按照byte3 byte2 byte1 byte0這樣的順序發(fā)送。規(guī)則就是發(fā)送方和接收方必須按照同樣的字節(jié)順序來(lái)通信，否則就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。這就叫通信系統(tǒng)中的大小端模式。這是大小端這個(gè)詞和計(jì)算機(jī)掛鉤的最早問(wèn)題。

  （3）現(xiàn)在我們講的這個(gè)大小端模式，更多是指計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)的大小端。在計(jì)算機(jī)內(nèi)存/硬盤(pán)/Nnad中。因?yàn)榇鎯?chǔ)系統(tǒng)是32位的，但是數(shù)據(jù)仍然是按照字節(jié)為單位的。于是乎一個(gè)32位的二進(jìn)制在內(nèi)存中存儲(chǔ)時(shí)有2種分布方式：高字節(jié)對(duì)應(yīng)高地址（大端模式）、高字節(jié)對(duì)應(yīng)低地址（小端模式）

   （4）現(xiàn)實(shí)的情況就是：有些CPU公司用大端（譬如C51單片機(jī)）；有些CPU用小端（譬如ARM）。（大部分是用小端模式，大端模式的不算多）。于是乎我們寫(xiě)代碼時(shí)，當(dāng)不知道當(dāng)前環(huán)境是用大端模式還是小端模式時(shí)就需要用代碼來(lái)檢測(cè)當(dāng)前系統(tǒng)的大小端。

2：測(cè)試機(jī)器大小端模式的測(cè)試代碼

2.1：使用union來(lái)測(cè)試機(jī)器的大小端

#include<stdio.h>
union myunion
{
    int a;
    char b;
};

int little_or_big(void)
{
    myunion u1;
    u1.a = 1;
    return u1.b;
}
int main(void)
{
    int i = little_or_big();
     if(1==i)
    {
        printf("小端模式");
    }
    else
    {
        printf("大端模式");
    }
    return 0;
}

分析：

  首先共用體元素a和b在訪問(wèn)時(shí)候都是從低地址開(kāi)始訪問(wèn)的，u1.a = 1在內(nèi)存中的存放有兩種可能（內(nèi)存地址從左到右遞減），小端模式為 00  00 00 01；大端模式為： 01 00 00 00 ，而共用體u1中的b是char類似，所以我們用u1.b去訪問(wèn)時(shí)只能讀取到最低地址的值（按char去解析時(shí)只會(huì)讀取一個(gè)字節(jié)），所以，如果讀出u1.b的值為1則說(shuō)明當(dāng)前機(jī)器是小端模式，讀出u1.b的值為0,則說(shuō)明當(dāng)前機(jī)器是大端模式（這種測(cè)試方法要記住，面試時(shí)候經(jīng)?？迹?/span>

2.2：指針?lè)绞絹?lái)測(cè)試大小端

int little_or_big2(void)
{
    int a = 1;
    char  b = *((char *) &a);
    return b；
}

分析：

  首選定義變量a= 1，然后將a的指針強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換成char *接著去解應(yīng)用這個(gè)指針，并賦值給b，然后根據(jù)b的返回值來(lái)確定大小端。其實(shí)分析可以發(fā)現(xiàn)其本質(zhì)都是一樣的，都是先給一個(gè)內(nèi)存里面存一個(gè)char 類型的1，然后使得另一個(gè)char 類型的變量b去讀取這個(gè)內(nèi)存的值，然后根據(jù)讀取的值來(lái)判斷大小端。

3：看似可行但實(shí)際不行的大小端測(cè)試方法

注：測(cè)試方法將測(cè)試代碼分別放在kile4.0（大端）和gcc（小端）下面去運(yùn)行，看運(yùn)行后的結(jié)果。

3.1：位運(yùn)算

理論分析：

  現(xiàn)在將0x1（0001）和0xf（1111）相與假設(shè)機(jī)器是大端模式，那么相與之后得到的結(jié)果是0001；假設(shè)機(jī)器是小端模式那么相與之后得到的結(jié)果是1000,

實(shí)際測(cè)試：

  理論可行但實(shí)際上不行的，原因是位與運(yùn)算是編譯器提供的運(yùn)算，這個(gè)運(yùn)算是高于內(nèi)存層次的（或者說(shuō)&運(yùn)算在二進(jìn)制層次具有可移植性，也就是說(shuō)&的時(shí)候一定是高字節(jié)&高字節(jié)，低字節(jié)&低字節(jié)，和二進(jìn)制存儲(chǔ)無(wú)關(guān)）

3.2：移位

理論分析：

  同上假設(shè)的大端模式，那么存儲(chǔ)的方式是0001，右移1位則把 1 移出去了，所以得到的結(jié)果就是0x0；假設(shè)是小端模式，那么存儲(chǔ)方式是1000，右移1位，則結(jié)果是0100

實(shí)際測(cè)試：

   實(shí)際不行，原因同上因?yàn)镃語(yǔ)言對(duì)運(yùn)算符的級(jí)別是高于二進(jìn)制層次的。右移運(yùn)算永遠(yuǎn)是將低字節(jié)移除，而和二進(jìn)制存儲(chǔ)時(shí)這個(gè)低字節(jié)在高位還是低位無(wú)關(guān)的。

3.3：強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換

這里就不再次分析， 實(shí)際測(cè)試時(shí)不行的，原因同上