大小端详解,大端字节序和小端字节序,附相关面试题

大小端详细介绍

  • 大小端介绍
  • 什么是大端小端?
  • 为什么有大端和小端?
  • 实例详解
  • 相关笔试题

好久没更新了,我回来啦!!!❤
这篇是关于 整型在内存中的存储相关的内容。
我们知道,一个变量的创建是要在内存中开辟空间的,空间的大小是根据不同的类型而决定的。但是数据在内存中的存储顺序又是怎么样的呢?我们就需要引入一个概念:大小端!

大小端介绍

什么是大端小端?

大小端详解,大端字节序和小端字节序,附相关面试题_第1张图片

大端(存储)模式:是指数据的低位保存在内存的高地址中,而数据的高位,保存在内存的低地址中;

小端(存储)模式:是指数据的低位保存在内存的低地址中,而数据的高位,,保存在内存的高地址中。

为什么有大端和小端?

为什么会有大小端模式之分呢?
这是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8 bit。但是在C语言中除了8 bit的char之外,还有16 bit的short型,32 bit的long型(要看具体的编译器)。
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。
我们常用的 X86 结构是小端模式,而 KEIL C51 则为大端模式。很多的ARM,DSP都为小端模式。有些ARM处理器还可以由硬件来选择是大端模式还是小端模式。

实例详解

#include
int main()
{
	int a = 0x11223344;
	short b = 0x5566;
	return 0;
}

我们先来看16进制的数据0x112233440x5566
我们知道,1个十六进制位是4个bit位,2个十六进制位就是8个bit位,也就是1个字节,那0x11223344是8个十六进制位,也就是4个字节,0x5566就是2个字节。a和b都是大于1个字节,放在内存中就有存储先后的问题。
那么具体怎么布局的呢,我们以0x112233440x5566为例来看看。
以下编译器为vs2019
a的内存:
大小端详解,大端字节序和小端字节序,附相关面试题_第2张图片
b的内存:
大小端详解,大端字节序和小端字节序,附相关面试题_第3张图片
比如a我们可以看到,数据在内存中是倒着存的,即数据的低位保存在内存的高地址中,b同理,说明这个编译器里的存储模式为大端存储模式。
我们同时也可以看到,整型数据在内存中存储,是以字节为单位在布局它的顺序的。
我们画个图来形象理解一下大小端
大小端详解,大端字节序和小端字节序,附相关面试题_第4张图片

相关笔试题

百度2015年系统工程师笔试题:
请简述大端字节序和小端字节序的概念,设计一个小程序来判断当前机器的字节序。(10分)

以刚才的0x11223344为例,如果是大端存储模式,那第一个字节里存放的就是11;如果是小端存储模式,那第一个字节里存放的就是44。
我们换一组简单的数据来表示
int a=1;//即0x00000001
如果按照大端存储模式,第一个字节里存的是00
大小端详解,大端字节序和小端字节序,附相关面试题_第5张图片
如果按照小端存储模式,第一个字节里存的就是01

大小端详解,大端字节序和小端字节序,附相关面试题_第6张图片
问题是,这是一个整型变量,有四个字节,我们怎么拿出它的第一个字节呢?
我们知道,如果我们拿到一个整型的地址,即指针的类型为int*,对它进行解引用,那么就向后访问4个字节,如果指针的类型是char*类型的话,那么就只用访问一个字节。
按这个思路,我们用代码来实现一下

int a = 1;
char* p=(char*)&a;
if (*p == 1)//此时*p取出的就是第一个字节里的数据
{
	printf("小端\n");
}
else
{
	printf("大端\n");
}

先来看这行代码char* p=(char*)&a;
&a的类型本来应该是int*,但我们要利用char*指针,所以对&a强制类型转换。
if (*p == 1)这行,此时*p取出的就是第一个字节里的数据。如果取出的是1,说明是小端存储,如果取出的是0,说明是大端存储。
我们对代码进行优化:

#include
int check_sys()
{
	int a = 1;
	char* p = (char*)&a;
	return *p;//对p解引用得到第一个字节里存储的数据
}
int main()
{
	int ret = check_sys();
	if (1 == ret)
	{
		printf("小端\n");
	}
	else
	{
		printf("大端\n");
	}
	return 0;
}

还可以继续简洁:

int check_sys()
{
	int a = 1;
	return *(char*)&a;
}

以上就是关于大小端的介绍。如果对你有帮助,记得点赞+关注哦!
我的主页还有其他文章,欢迎学习指点。
关注我,让我们一起学习,一起成长吧!请添加图片描述

你可能感兴趣的:(C进阶,c语言,开发语言,c++,python,java)