CPU大小端模式及转换

Posted 2020-11-26 hijack-you

通信协议中的数据传输、数组的存储方式、数据的强制转换等这些都会牵涉到大小端问题。

CPU的大端和小端模式很多地方都会用到，但还是有许多朋友不知道，今天暂且普及一下。

一、为什么会有大小端模式之分呢？

因为在计算机系统中，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int型。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。

例如一个16bit的short型x，在内存中的地址为0x0010，x的值为0x1122，那么0x11为高字节，0x22为低字节。

对于大端模式，就将0x11放在低地址中，即0x0010中，0x22放在高地址中，即0x0011中。小端模式，刚好相反。

二、什么是大端和小端？

大端模式：是指数据的高字节保存在内存的低地址中，而数据的低字节保存在内存的高地址中。

小端模式：是指数据的高字节保存在内存的高地址中，而数据的低字节保存在内存的低地址中。

假如32位宽（uint32_t）的数据0x12345678，从地址0x08004000开始存放:

再结合一张图进行理解：

从上面表格、图可以看得出来，大小端的差异在于存放顺序不同。

三、数组在大端小端情况下的存储

以unsigned int value = 0x12345678为例，分别看看在两种字节序下其存储情况，我们可以用unsigned char buf[4]来表示value。

1.大端模式下

2.小端模式下

不知道大家对数组进行强制转换成整型数据没有？

如果你要进行强制转换，肯定要考虑大小端问题。

四、大小端谁更好？

小端模式：强制转换数据不需要调整字节内容，1、2、4字节的存储方式一样。

大端模式：符号位的判定固定为第一个字节，容易判断正负。

总结：大端小端没有谁优谁劣，各自优势便是对方劣势。

五、大小端转换

开篇说了，实际应用中，大小端应用的地方很多通信协议、数据存储等。如果字节序不一致，就需要转换。
只要你理解其中原理（高低顺序），转换的方法很多，下面简单列列两个。

1.对于16位字数据

#define BigtoLittle16(A)   (( ((uint16)(A) & 0xff00) >> 8)    |                                        (( (uint16)(A) & 0x00ff) << 8))

2.对于32位字数据

#define BigtoLittle32(A)   ((( (uint32)(A) & 0xff000000) >> 24) |                                        (( (uint32)(A) & 0x00ff0000) >> 8)   |                                        (( (uint32)(A) & 0x0000ff00) << 8)   |                                        (( (uint32)(A) & 0x000000ff) << 24))