大端小端模式判断以及数据转换

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 
     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(0x)); printf("%#x\n",BSWAP_16(0x1234)) ; printf("------------函数调用-----------\n"); printf("%#x\n",bswap_32(0x)); 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 
    
      directly; include 
     
       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_ENDIAN u_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_ENDIAN u_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 
    
      defines" 
     #endif u_int16_t window; u_int16_t check; u_int16_t urg_ptr; }; 

两种模式的使用现状

Intel的80×86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  
     struct ST{ 
    short val1; short val2; }; union U{ 
    int val; struct ST st; }; int main(void) { 
    int a = 0; union U u1, u2; a = 0x; 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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