2011年（125）
分类： C/C++
2011-04-24 14:03:33
【大端(Big_Endian)与小端(Little_Endian)简介】.doc
【大端(Big Endian)与小端(Little Endian)简介】
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Endianness 的问题实质就是关于计算机如何存储大的数值的问题。 我们知道一个基本存储单元可以保存一个字节，每个存储单元对应一个地址。对于大于十进制255（16进制0xff）的整数，需要多个存储单元。例如，4660对应于0x1234，需要两个字节。不同的计算机系统使用不同的方法保存这两个字节。在我们常用的PC机中，低位的字节0x34保存在低地址的存储单元，高位的字节0x12保存在高地址的存储单元；而在Sun工作站中，情况恰恰相反，0x34位于高地址的存储单元，0x12位于低地址的存储单元。前一种就被称为Little Endian，后一种就是Big Endian。
如何记住这两种存储模式？其实很简单。首先记住我们所说的存储单元的地址总是由低到高排列。对于多字节的数值，如果先见到的是低位的字节，则系统就是Little Endian的，Little 就是"小，少"的意思，也就对应"低"。相反就是Big Endian，这里 Big "大"对应"高"。 为了加深对Endianness的理解，让我们来看下面的C程序例子：
在右侧我们可以见到在基于Intel 80x86的系统上的内存映像，显然我们可以马上判定这一系统是Little Endian的。对于16位的整形数(short)c，我们先见到其低位的0xff，下一个才是0x00。同样对于32位长整形数(long)d，在最低的地址0x0004存的是最低位字节0x11。如果是在Big Endian的计算机中，则地址偏移量从0x0000到0x0007的整个内存映像将为：01 02 00 FF 44 33 22 11。 用文字说明可能比较抽象，下面用图像加以说明。比如数字0x12345678在两种不同字节序CPU中的存储顺序如下所示：
所有计算机处理器都必须在这两种Endian间作出选择。但某些处理器(如MIPS和IA-64)支持两种模式，可由编程者通过软件或硬件设置一种Endian。以下是一个处理器类型与对应的Endian的简表： · 纯Big Endian: Sun , ， · Bi-Endian, 运行Big Endian模式: 运行IRIX, ，大多数和系统 · Bi-Endian, 运行Little Endian模式: 运行Ultrix，大多数DEC , 运行Linux · Little Endian: ，，DEC 如何在程序中检测本系统的Endianess？可调用下面的函数来快速验证，如果返回值为1，则为Little Endian；为0则是Big Endian： int testendian() { Endianness对于网络通信也很重要。试想当Little Endian系统与Big Endian的系统通信时，如果不做适当处理，接收方与发送方对数据的解释将完全不一样。比如对以上C程序段中的变量d，Little Endian发送方发出11 22 33 44四个字节，Big Endian接收方将其转换为数值0x11223344。这与原始的数值大相径庭。为了解决这个问题，TCP/IP协议规定了专门的"网络字节次序"，即无论计算机系统支持何种Endian，在传输数据时，总是数值最高位的字节最先发送。从定义可以看出，网络字节次序其实是对应Big Endian的。 为了避免因为Endianness造成的通信问题，及便于软件开发者编写易于平台移植的程序，特别定义了一些C语言预处理的宏来实现网络字节与主机字节次序之间的相互转换。htons()和htonl()用来将主机字节次序转成网络字节次序，前者应用于16位无符号数，后者应用于32位无符号数。ntohs()和ntohl()实现反方向的转换。这四个宏的原型定义可参考如下(Linux系统中可在netinet/in.h文件里找到)： #if defined(BIG_ENDIAN) && !defined(LITTLE_ENDIAN) #define htons(A) (A) #define htonl(A) (A) #define ntohs(A) (A) #define ntohl(A) (A) #elif defined(LITTLE_ENDIAN) && !defined(BIG_ENDIAN) #define htons(A) ((((uint16)(A) & 0xff00) >> 8) | (((uint16)(A) & 0x00ff) << 8)) #define htonl(A) ((((uint32)(A) & 0xff000000) >> 24) | (((uint32)(A) & 0x00ff0000) >> 8) | (((uint32)(A) & 0x0000ff00) << 8) | (((uint32)(A) & 0x000000ff) << 24)) #define ntohs htons #define ntohl htohl #else #error "Either BIG_ENDIAN or LITTLE_ENDIAN must be #defined, but not both." #endif |
Byte Endian是指字节在内存中的组织，所以也称它为Byte Ordering，或Byte Order。 对于数据中跨越多个字节的对象， 我们必须为它建立这样的约定:
(1) 它的地址是多少?
(2) 它的字节在内存中是如何组织的?
针对第一个问题，有这样的解释:
对于跨越多个字节的对象，一般它所占的字节都是连续的，它的地址等于它所占字节最低地址。(链表可能是个例外， 但链表的地址可看作链表头的地址)。
比如: int x， 它的地址为0x100。 那么它占据了内存中的Ox100， 0x101， 0x102， 0x103这四个字节（32位系统，所以int占用4个字节）。
上面只是内存字节组织的一种情况: 多字节对象在内存中的组织有一般有两种约定。 考虑一个W位的整数。
它的各位表达如下:[Xw-1， Xw-2， ... ， X1， X0],它的
MSB (Most Significant Byte， 最高有效字节)为 [Xw-1， Xw-2， ... Xw-8];
LSB (Least Significant Byte， 最低有效字节)为 [X7，X6，...， X0]。
其余的字节位于MSB， LSB之间。
LSB和MSB谁位于内存的最低地址， 即谁代表该对象的地址?
这就引出了大端(Big Endian)与小端(Little Endian)的问题。
如果LSB在MSB前面， 既LSB是低地址， 则该机器是小端; 反之则是大端。
大端和小端是针对字节为单位定义的。
DEC (Digital Equipment Corporation，现在是Compaq公司的一部分)和Intel的机器（X86平台）一般采用小端。
IBM， Motorola(Power PC)， Sun的机器一般采用大端。
当然，这不代表所有情况。有的CPU即能工作于小端， 又能工作于大端， 比如ARM， Alpha，摩托罗拉的PowerPC。 具体情形参考处理器手册。
具体这类CPU是大端还是小端，应该和具体设置有关。
（如，Power PC支持little-endian字节序，但在默认配置时是big-endian字节序）
一般来说，大部分用户的操作系统（如windows, FreeBsd,Linux）是Little Endian的。少部分，如MAC OS ,是Big Endian 的。
所以说，Little Endian还是Big Endian与操作系统和芯片类型都有关系。
Linux系统中，你可以在/usr/include/中（包括子目录）查找字符串BYTE_ORDER(或
_BYTE_ORDER, __BYTE_ORDER)，确定其值。BYTE_ORDER中文称为字节序。这个值一般在endian.h或machine/endian.h文件中可以找到,有时在feature.h中，不同的操作系统可能有所不同。
对于一个数0x1122
使用Little Endian方式时，低字节存储0x22，高字节存储0x11
而使用Big Endian方式时, 低字节存储0x11, 高字节存储0x22
【用函数判断系统是Big Endian还是Little Endian】
bool IsBig_Endian()
//如果字节序为big-endian，返回true;
//反之为 little-endian，返回false
{
unsigned short test = 0x1122;
if(*( (unsigned char*) &test ) == 0x11)
return TRUE;
else
return FALSE;
}//IsBig_Endian()
其实big endian是指低地址存放最高有效字节（MSB），而little endian则是低地址存放最低有效字节（LSB）。
