基础笔记3 —— 关于大小端数据存储方式的转换及测试说明

说明

为什么会关心大小端问题 ？

在控制系统中，由于CPU架构以及编译器等因素决定了数据的存储方式，不同的存储方式，其数据的发送/解读方式需要使用响应的方法。

因此，在数据传输时，我们有必要弄清楚两台或多台设备的存储方式是大端还是小端。尤其是在两台存储方式不同的设备之间实现通信，必须要搞明白这件事情，否则可能会导致数据解读不正确的问题。

大小端的起源不在进行赘述，请参考维基百科等文献。

1.大小端概念

• 大端(Big-Endian): 低地址存放高位

• 小端(Little-Endian): 低地址存放低位

举个栗子，对于0x12345678这个数，存放在地址0x4000中，大小端的存储方式区别如下表：

内存地址	小端模式存放内容	大端模式存放内容
0x4000	0x78	0x12
0x4001	0x56	0x34
0x4002	0x34	0x56
0x4003	0x12	0x78

再来个更直观的叙述方式：

对于大端模式：

• 低地址---------->高地址
  0X12|0X34|0X56|0X78|

对于小端模式：

• 低地址---------->高地址
  0X78|0X56|0X34|0X12|

2.各自的优势

• 大端存储：顺序存储，符合人的思维，符号位的判定固定为第一个字节，容易判断正负；

• 小端存储：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。

3.现阶段大小端模式的使用情况¹

• 目前Intel的80x86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；
• 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。

此外，

• 在网络上传输数据普遍采用的都是大端。

4.测试所用设备的数据存储方式

对于这个问题，百度百科也给出了一些测试程序¹。

测试方法由多种：

4.1 使用union测试机器大小端

#include 

int check_sys()
{
	union UN
	{
		char c;
		int i;
	}un;
	un.i = 1;
	if (un.c == 1)
	{
		return 0;
	}
	else
	{
		return 1;
	}
}
int main()
{
	int ret = check_sys();
	if (ret == 1)
	{
		printf("Is big endian\n");
	}
	else
	{
		printf("Is little endian\n");
	}
	return 0;
}

4.2 使用指针测试

#include 
int check_sys()
{
 int i = 1;
 int *p = &i;
 char *q = (char *)p;
 if (*q == 1)
 {
  return 0;
 }
 else
 {
  return 1;
 }
}
int main()
{
 int ret = check_sys();
 if (ret == 1)
 {
  printf("Is big endian\n");
 }
 else
 {
  printf("Is little endian\n");
 }
 return 0;
}

5.大小端的转换

思路1：直接交换字节
思路2：先与再移位，得到各地址的数据，最后按相应的顺序排列

（( a&0x000000ff）<< 24 )   |   ( ( a&0x0000ff00 ) << 8 )   |   ( ( a&0x00ff0000 ) >> 8 )   |   ( ( a&0xff000000 )  >> 24 )

具体代码参见其他博文。

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1. https://baike.baidu.com/item/%E5%A4%A7%E5%B0%8F%E7%AB%AF%E6%A8%A1%E5%BC%8F/6750542?fr=aladdin ↩︎ ↩︎