Little Endian & Big Endian

Little Endian & Big Endian    

这个标题中的Endian是什么意思呢？还是让我们先来看看下面的情况，这是内存中一个WORD值中的内容，那么这个WORD中的值是0x1234呢，还是0x3412 ? 

low byte high byte 
0x12      0x34 

熟 悉x86汇编的人立刻就知道这个值应为0x3412，很对，但在一些情况下，比如说你在SGI的机器上看到这种情况，则正好相反，0x1234才是正确答 案，这与CPU内部处理数据的方式有关。这两种处理方式都存在于不同厂商生产的CPU之中，在上例中若此WORD值为0x3412的，我们称之为 little-endian, 若为0x1234的，我们称之为big-endian，这是两种不同的byte orders。MSDN中有比较精确的定 义如下：

Byte Ordering Byte ordering Meaning 
big-endian The most significant byte is on the left end of a word. 
little-endian The most significant byte is on the right end of a word. 

一 般来说我们不用关心byte ordering的问题，但若要涉及跨平台之间的通信和资源共享，则不得不考虑这个问题了。也许你会说，我永远不会去用其它 非x86的CPU，也许是这样，你甚至可以不必知道我们最常用的Intel，AMD等生产的x86的byte ordering是little- endian的，而且按现在的装机数量来看，可以说世界上绝大多数CPU是little-endian的，但多了解一些没有什么坏处，也许有用上的一天， 实际若您要涉及到网络编程，了解一些还是有所帮助的，看完本文后您就应该知道为何socket编程中为何要用到 如 ntohl, htonl, ntohs, htons这几个看起来名字似乎怪怪的API了，也很容易理解这些函数名的意义了。

假 设我们要在不同byte ordering的机器之间传输和交换数据，那该怎么办呢，有两个方法，一是全部转换成文本来传输(如XML使用的)，另一个方 法两方都按照某一方的byte order，这时就涉及到了不同byte order之间相互转换的问题（网络传输标准如TCP/IP采用第二种方法并且 由于历史的原因，byte ordering是big-endian的）。两种之间该如何转换呢？方法有很多，我们可以先看看MFC中在处理 serialize的代码中所用的方法(List), 虽然代码应该是高效易读的, 但我个人并不喜欢它, 原因是我觉得这不是一种通用优美的方法.下面 列出的是我自己写的转换的代码：

template
F3D_INLINE T ConvertEndian(T  t)
{ 
   T tResult = 0; 
   for (int  I = 0; I < sizeof(T); ++ I) 
   { 
      tResult <<= 8;    
      tResult |= (t & 0xFF) ; 

      t >>= 8; 
   } 
   return  tResult;
}

原 理非常简单，交换字节顺序，我就不多说了，当然这个写法并不是快速的, 只是通用的(我没条件试, 若有不对之处请指出), 若要快速的代码，可以在不同 platform上用与platform相关的代码, 如在PowerPC上有 "load word byte- reversed indexed" (lwbrx) 和 "load halfword byte- reversed indexed" (lhbrx) 指令, 在x86上还可用BSWAP单个汇编指令等，在类型上专为int16, int32写的通 用的代码也可以比这快得多. 

当然如果在byte ordering相同的情况下，应该不必用这个转换函数，所以我们可以定义一个宏来处理不同的byte ordering，也可以在运行时测试byte ordering, 下面的代码给出了一个简单的测试方法。 


// Test for endianness.
F3D_INLINE bool IsLittleEndian(void)
{ 
   DWORD dwTestValue = 0x12345678L; 
   return  (*((BYTE*)&dwTestValue) == 0x78);
}

但 是float比较怪，有可能所涉及到不仅仅是byte order的问题，因为有些平台如Alpha不使用IEEE的浮点格式，还得自己转换。当然同上， 其它的方法一是将所用的float用文本方式输入输出，另一个办法是在某些情况下可将其转换成定点数再处理，这里我不再深入。

如果是读写第三方已经指定byte order的文件或数据流，比如说读SGI的位图文件格式，则可以直接自行按指定的byte order拼起来，不必考虑host机是何种byte ordering。下面我给出相应的代码：


// Read a little-endian TYPE from address
template
F3D_INLINE T GetLittleEndian(const BYTE*  pBuf)
{ 
   T tResult = 0; 
   pBuf += sizeof(T) - 1; 
   for (int  I = 0; I < sizeof(T); ++ I) 
   { 
      tResult <<= 8; 
      tResult |= *pBuf --; 
   } 

   return  tResult;
}

// Read a big-endian TYPE from address
template
F3D_INLINE T GetBigEndian(const BYTE*  pBuf)
{ 
   T tResult = 0; 
   for (int  I = 0; I < sizeof(T); ++ I) 
   { 
      tResult <<= 8; 
      tResult |= *pBuf ++; 
   } 

   return  tResult;
}

// Set a little-endian TYPE on a address
template
F3D_INLINE void SetLittleEndian(BYTE*  pBuf, T  t)
{ 
   for (int  I = 0; I < sizeof(T); ++ I) 
   { 
   *pBuf ++ = BYTE(t & 0xFF); 
   t >>= 8; 
   }
}

// Set a big-endian T on a address
template
F3D_INLINE void SetBigEndian(BYTE*  pBuf, T  t)
{ 
   pBuf += sizeof(T) - 1; 
   for (int  I = 0; I < sizeof(T); ++ I) 
   { 
      *pBuf -- = BYTE(t & 0xFF); 
      t >>= 8; 
   }
}

从上文可以看出，byte order挺简单的，一般应用中可能也用不上，但若您对写跨平台的程序有兴趣，则一定要了解的比较清楚才行。以上代码都是从实际使用的源码中取下来的。 

附：常见Processor, OS的byte ordering情况

Processor OS Order 
x86 (Intel, AMD, … ) All little-endian 
DEC Alpha All little-endian 
HP-PA NT little-endian 
HP-PA UNIX big-endian 
SUN SPARC All? big-endian 
MIPS NT little-endian 
MIPS UNIX big-endian 
PowerPC NT little-endian 
PowerPC non-NT big-endian 
RS/6000 UNIX big-endian 
Motorola m68k All big-endian