通信協(xié)議中的數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)組的存儲方式、數(shù)據(jù)的強制轉(zhuǎn)換等這些都會牽涉到大小端問題。 CPU的大端和小端模式很多地方都會用到,但還是有許多朋友不知道,今天暫且普及一下。 一、為什么會有大小端模式之分呢?
因為在計算機系統(tǒng)中,我們是以字節(jié)為單位的,每個地址單元都對應著一個字節(jié),一個字節(jié)為8bit。
但是在C語言中除了8bit的char之外,還有16bit的short型,32bit的int型。另外,對于位數(shù)大于8位的處理器,例如16位或者32位的處理器,由于寄存器寬度大于一個字節(jié),那么必然存在著一個如果將多個字節(jié)安排的問題。因此就導致了大端存儲模式和小端存儲模式。
例如一個16bit的short型x,在內(nèi)存中的地址為0x0010,x的值為0x1122,那么0x11為高字節(jié),0x22為低字節(jié)。
對于大端模式,就將0x11放在低地址中,即0x0010中,0x22放在高地址中,即0x0011中。小端模式,剛好相反。
二、什么是大端和小端?大端模式:是指數(shù)據(jù)的高字節(jié)保存在內(nèi)存的低地址中,而數(shù)據(jù)的低字節(jié)保存在內(nèi)存的高地址中。
小端模式:是指數(shù)據(jù)的高字節(jié)保存在內(nèi)存的高地址中,而數(shù)據(jù)的低字節(jié)保存在內(nèi)存的低地址中。
假如32位寬(uint32_t)的數(shù)據(jù)0x12345678,從地址0x08004000開始存放:
地址 | 小端存放內(nèi)容 | 大端存放內(nèi)容 |
---|---|---|
0x08004003 | 0x12 | 0x78 |
0x08004002 | 0x34 | 0x56 |
0x08004001 | 0x56 | 0x34 |
0x08004000 | 0x78 | 0x12 |
再結(jié)合一張圖進行理解:
從上面表格、圖可以看得出來,大小端的差異在于存放順序不同。 在維基百科中還有有一段關于“端的起源”:
三、數(shù)組在大端小端情況下的存儲 以unsigned int value = 0x12345678為例,分別看看在兩種字節(jié)序下其存儲情況,我們可以用unsigned char buf[4]來表示value。 1.大端模式下
地址 | 數(shù)組 | 值 | 位置 |
---|---|---|---|
高地址 | buf[3] | 0x78 | 低位 |
- | buf[2] | 0x56 | - |
- | buf[1] | 0x34 | - |
低地址 | buf[0] | 0x12 | 高位 |
2.小端模式下
地址 | 數(shù)組 | 值 | 位置 |
---|---|---|---|
高地址 | buf[3] | 0x12 | 低位 |
- | buf[2] | 0x34 | - |
- | buf[1] | 0x56 | - |
低地址 | buf[0] | 0x78 | 高位 |
不知道大家對數(shù)組進行強制轉(zhuǎn)換成整型數(shù)據(jù)沒有? 如果你要進行強制轉(zhuǎn)換,肯定要考慮大小端問題。 四、大小端誰更好?
小端模式:強制轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)不需要調(diào)整字節(jié)內(nèi)容,1、2、4字節(jié)的存儲方式一樣。
大端模式:符號位的判定固定為第一個字節(jié),容易判斷正負。
總結(jié):大端小端沒有誰優(yōu)誰劣,各自優(yōu)勢便是對方劣勢。
五、常見字節(jié)序
常見的操作系統(tǒng)是小端,通訊協(xié)議是大端。
1.常見CPU的字節(jié)序
大端模式:PowerPC、IBM、Sun
小端模式:x86、DEC
ARM既可以工作在大端模式,也可以工作在小端模式。
(內(nèi)容來自網(wǎng)絡)
2.STM32屬于小端模式
測試一款MCU屬于大端,還是小端方法很多種,通過打印數(shù)據(jù),通過在線調(diào)試查看數(shù)據(jù):
當然,在MCU的手冊中也有相關說明。
六、大小端轉(zhuǎn)換
開篇說了,實際應用中,大小端應用的地方很多通信協(xié)議、數(shù)據(jù)存儲等。如果字節(jié)序不一致,就需要轉(zhuǎn)換。
只要你理解其中原理(高低順序),轉(zhuǎn)換的方法很多,下面簡單列列兩個。
1.對于16位字數(shù)據(jù)
#define BigtoLittle16(A) (( ((uint16)(A) & 0xff00) >> 8) | (( (uint16)(A) & 0x00ff) << 8))
2.對于32位字數(shù)據(jù)
#define BigtoLittle32(A) ((( (uint32)(A) & 0xff000000) >> 24) | (( (uint32)(A) & 0x00ff0000) >> 8) | (( (uint32)(A) & 0x0000ff00) << 8) ? | ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? (( (uint32)(A) & 0x000000ff) << 24))
方法很多種,感興趣的朋友可自行研究。本文就寫到這里,希望對你有幫助。
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原文標題:你真的懂CPU大小端模式嗎?
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