大端/小端，高字节/低字节，高地址/低地址，移位运算

Posted 2020-10-05 Harley_Quinn

其实大端小端的概念比较好理解的，大端：数据的高字节存放在内存的低地址中。

数组的声明方式是从左往右，地址逐渐增大。

int8_t a[] = { 1, 2, 3 };                                                                       
for (int i = 0; i < 3; i++)
    printf("a[%d]: %p\n", i, &a[i]);

a[0]: 0x7ffce52cf290
a[1]: 0x7ffce52cf294
a[2]: 0x7ffce52cf298

int8_t是<stdint.h>定义的跨平台数据类型，代表8位（1个字节）。这里a[0]地址比a[1]地址小，a[0]就是低地址，a[1]就是高地址。

现代人的阅读习惯都是从左向右，大端就是先看到的一边（低地址）是“大”的（高字节），那么什么是高字节呢？

用十进制来举例，小时候学数的表示，有个位、十位、百位、千位……比如一个十进制的数：1234。个位是4，十位是3，那么低位就是4，高位是3。

计算机存储的是二进制数，8位构成一个字节，作为基本单位。比如两个字节的数：0x1122，化成十进制即17*256+34。低位就是34（0x22），高位就是0x11。

在书写数字时，我们则习惯把高位的写在前面（左边），这和地址的书写顺序（低地址地写在左边）刚好相反。

于是，对于0x1122，假如计算机存储的顺序是：0x11 0x22，那么就是大端，符合书写习惯，高位的0x11在左边（低地址）。

但是不是所有计算机都会按照我们习惯上这样这么存储，假如计算机存储的顺序是：0x22 0x11，那么就是小端。

判断的方式很简单

int16_t x = 0x1122;
int8_t* p = (int8_t*)&x;
if (p[0] == 0x11 && p[1] == 0x22)
    // 大端

int8_t a[] = { 0x11, 0x22 };
int16_t* p = (int16_t*)&a[0];
if (*p == 0x1122)
    // 大端

C的指针指向的是一个数据类型的起始字段，比如这里用1字节的指针指向2字节的数，假设其占据的内存范围为[p, p+2)，那么2字节数的起始地址是p，&x得到的也是p，指针之间的强制转换不会改变指针的值（比如之前输出的&a[0]、&a[1]、&a[2]的结果就是指针的值，也就是地址的值），只会告诉编译器，如果要用*p读取这个数，我们只想要这个数类型对应大小的字节。

可能说得比较绕，具体表现就是：*(&x)得到的是[p, p+2)的部分，*((int8_t)&x)得到的是[p, p+1)的部分。

在网络传输中，如果没有一个固定的存储方式，那么不同存储方式的主机互相通信时就会表达失败。比如A想告诉B：“我爱你”。结果B听到的是“我爱你”，但是理解的却是“你爱我”，这样就导致了误解。这就是区分出大端和小端的意义，在网络传输中会都转换成小端或大端的一种。

 

好了，大端小端的问题说完了，现在说下移位运算。我之前用下面这种做法判断系统是大端还是小端

int16_t x = 0x1122;
if ((x >> 8) == 0x11)
    // 大端

但是这是种错误的做法！

移位运算是独立于地址存储方式的，因此x >> 8得到的是2字节数x的高字节，右移代表向低字节移动，低字节的0x22没有更低的位置了，于是消失，高字节的0x11移动到了0x22的位置，因此x >> 8必然得到0x0011。