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大小端

molaifeng 2023-08-27 原文

之所以有大小端，是由于在计算机中，数据都是二进制存储的，一个字节八位，比如 char 类型就一个字节，这在所有类型的机器上存储都一样，但是 int 类型呢，4 个字节，也就是 32 位，这四个字节是低字节先存储呢还是高字节先储存呢，这个就是大小端（Big endian 和 Little endian）的由来。

比如 int num = 16777220; 这个数用十六进制表示就是 0x12345678 ，从左往右数， 0x12 是高位字节，0x78 是低位字节。在小端序机子上依次是 0x78、0x56、0x34、0x12 存储，数据高位（高字节）存储在内存高地址，低位（低字节）对应低地址；相应的大端序就是反过来 0x12、0x34、0x56、0x78，数据高位存储在内存低地址，低位对应高地址。


下面就用 GDB 来探索下在真实的机器上 0x12345678 在内存中是如何存储的。

#include <stdio.h>

int main()
{
    int i = 0x12345678;
    printf("%p\n", &i);
    return 0;
}

编译并用 GDB 调试

# gcc test.c -g -o test
# gdb test
……
(gdb) p/x i
$1 = 0x12345678
(gdb) x/b &i
0x7fffffffe62c:	0x78
(gdb) x/4 &i
0x7fffffffe62c:	0x78	0x56	0x34	0x12

可以看到 0x12345678 在内存中是按照 0x78 0x56 0x34 0x12 顺序存储的，因此是小端序。

那如何计算计算机是大端还是小端呢？可以通过 C 中 union （联合体或叫共同体）来检测，union 中所有成员的存放顺序是从低字节到高字节的。

#include <stdio.h>

int isLittleEndian()
{
    union {
        short i;
        char a[2];
    } u;
    u.a[0] = 0x11;
    u.a[1] = 0x22;
    return u.i  == 0x2211; 
}

int main()
{
    int flag = isLittleEndian();
    printf("this server is %s\n", flag == 1 ? "Little Endian" : "Big Endian");
    return 0;
}

编译后运行

# gcc test.c -g -o test
# ./test
this server is Little Endian

若还是有些不明白，那咱们再用 GDB 去调试下，看下内存布局就一目了然了。

# gcc test.c -g -o test
# gdb test
……
(gdb) b	isLittleEndian
Breakpoint 1 at	0x4004c8: file end.c, line 10.
(gdb) r
Starting program: /var/www/html/test/c/2105/./end 

Breakpoint 1, isLittleEndian ()	at end.c:10
(gdb) p/x u
$1 = {i = 0x2211, a = {0x11, 0x22}}
(gdb) p/x u.i
$2 = 0x2211
(gdb) p/x u.a
$3 = {0x11, 0x22}
(gdb) x/b &u.a
0x7fffffffe600:	0x11
(gdb) x/4 &u.a
0x7fffffffe600:	0x11	0x22	0xa5	0xf7

仔细看最后一行，0x11 0x22 也就是低字节在低位，高字节在高位，妥妥的小端序嘛。

当然了，还有个更简单的方法

int testEndian() {
    int x = 1;
    return *((char *)&x);
}

如果返回 1，那么为小端，否则就是大端。原理和上面介绍的一致，x 类型为 int，占 4 个字节，char 占 1 个字节，当用 char 指向 int 时，只会指向首字节，如果这个字节存储的为 1，那么说明是小端。因为 x 二进制为 00000000 00000000 00000000 00000001，高字节为 0，低字节为 1，按照上面说的低字节放在低地址，那就是小端了。

大小端spanclasstoken

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