Big-Endian & Little-Endian

大端模式Big-Endian就是高位字节排放在内存的低地址端，低位字节排放在内存的高地址端。

小端模式Little-Endian就是低位字节排放在内存的低地址端，高位字节排放在内存的高地址端。

 

小端模式 ：强制转换数据不需要调整字节内容。

大端模式 ：符号位的判定固定为第一个字节，容易判断正负。

采用大端方式进行数据存放符合人类的正常思维，而采用小端方式进行数据存放利于计算机处理。

 

例：32bit宽的数0x12345678在Little-endian模式以及Big-endian模式在内存中的存放方式为（假设从地址0x4000开始存放）：

内存地址	Little-Endian	Big-Endian
0x4000	0x78	0x12
0x4001	0x56	0x34
0x4002	0x34	0x56
0x4003	0x12	0x78

 

 

 

 

 

 

一般操作系统都是小端，而通讯协议是大端的。

常见CPU的字节序：

Big Endian : PowerPC、IBM、Sun
Little Endian : x86、DEC
ARM既可以工作在大端模式，也可以工作在小端模式。

常见文件的字节序：

Adobe PS – Big Endian
BMP – Little Endian
DXF(AutoCAD) – Variable
GIF – Little Endian
JPEG – Big Endian
MacPaint – Big Endian
RTF – Little Endian

另外，Java和所有的网络通讯协议都是使用Big-Endian的编码。

 

判断字节序的小程序

BOOL IsBigEndian()
{
    int a = 0x1234;
    char b =  *(char *)&a;  //通过将int强制类型转换成char单字节，通过判断起始存储位置。即等于 取b等于a的低地址部分
    if( b == 0x12)
    {
        return TRUE;
    }
    return FALSE;
}<span style="font-family: Arial, Verdana, sans-serif; white-space: normal; background-color: rgb(255, 255, 255); "> </span>

联合体union的存放顺序是所有成员都从低地址开始存放，利用该特性可以轻松地获得了CPU对内存采用Little-endian还是Big-endian模式读写：

BOOL IsBigEndian()
{
    union NUM
    {
        int a;
        char b;
    }num;
    num.a = 0x1234;
    if( num.b == 0x12 )
    {
        return TRUE;
    }
    return FALSE;
}

 

从软件的角度理解端模式

进行网络数据传递时，必须要考虑端模式的转换。x86的CPU使用的是LE（Windows中称为“主机字节序”）,而SocksAddr中使用的则是BE（就是“网络字节序”），所以在使用网络编程时需要使用htns,htnl,nths,nthl来倒字节序。

#define ntohs(n)     //16位数据类型网络字节顺序到主机字节顺序的转换
#define htons(n)     //16位数据类型主机字节顺序到网络字节顺序的转换
#define ntohl(n)     //32位数据类型网络字节顺序到主机字节顺序的转换
#define htonl(n)     //32位数据类型主机字节顺序到网络字节顺序的转换

其中互联网使用的网络字节顺序采用大端模式进行编址，而主机字节顺序根据处理器的不同而不同，如PowerPC处理器使用大端模式，而Pentuim处理器使用小端模式。
       大端模式处理器的字节序到网络字节序不需要转换，此时ntohs(n)=n，ntohl = n；而小端模式处理器的字节序到网络字节必须要进行转换，此时ntohs(n) = __swab16(n)，ntohl = __swab32(n)。__swab16与__swab32函数定义如下所示。

#define ___swab16(x)
{
            __u16 __x = (x);
            ((__u16)(
                        (((__u16)(__x) & (__u16)0x00ffU) << 8) |
                        (((__u16)(__x) & (__u16)0xff00U) >> 8) ));
}


#define ___swab32(x)
{
            __u32 __x = (x);
            ((__u32)(
                        (((__u32)(__x) & (__u32)0x000000ffUL) << 24) |
                        (((__u32)(__x) & (__u32)0x0000ff00UL) << 8) |
                        (((__u32)(__x) & (__u32)0x00ff0000UL) >> 8) |
                        (((__u32)(__x) & (__u32)0xff000000UL) >> 24) ));
}

PowerPC处理器提供了lwbrx，lhbrx，stwbrx，sthbrx四条指令用于处理字节序的转换以优化__swab16和__swap32这类函数。此外PowerPC处理器中的rlwimi指令也可以用来实现__swab16和__swap32这类函数。

      在对普通文件进行处理也需要考虑端模式问题。在大端模式的处理器下对文件的32，16位读写操作所得到的结果与小端模式的处理器不同。单纯从软件的角度理解上远远不能真正理解大小端模式的区别。事实上，真正的理解大小端模式的区别，必须要从系统的角度，从指令集，寄存器和数据总线上深入理解，大小端模式的区别。

 

从系统的角度理解端模式

MSB:MoST Significant Bit ------- 最高有效位

LSB:Least Significant Bit ------- 最低有效位

      处理器在硬件上由于端模式问题在设计中有所不同。从系统的角度上看，端模式问题对软件和硬件的设计带来了不同的影响，当一个处理器系统中大小端模式同时存在时，必须要对这些不同端模式的访问进行特殊的处理。
      PowerPC处理器主导网络市场，可以说绝大多数的通信设备都使用PowerPC处理器进行协议处理和其他控制信息的处理，这也可能也是在网络上的绝大多数协议都采用大端编址方式的原因。因此在有关网络协议的软件设计中，使用小端方式的处理器需要在软件中处理端模式的转变。而Pentium主导个人机市场，因此多数用于个人机的外设都采用小端模式，包括一些在网络设备中使用的PCI总线，Flash等设备，这也要求在硬件设计中注意端模式的转换。
      本文提到的小端外设是指这种外设中的寄存器以小端方式进行存储，如PCI设备的配置空间，NOR FLASH中的寄存器等等。对于有些设备，如DDR颗粒，没有以小端方式存储的寄存器，因此从逻辑上讲并不需要对端模式进行转换。在设计中，只需要将双方数据总线进行一一对应的互连，而不需要进行数据总线的转换。
      如果从实际应用的角度说，采用小端模式的处理器需要在软件中处理端模式的转换，因为采用小端模式的处理器在与小端外设互连时，不需要任何转换。而采用大端模式的处理器需要在硬件设计时处理端模式的转换。大端模式处理器需要在寄存器，指令集，数据总线及数据总线与小端外设的连接等等多个方面进行处理，以解决与小端外设连接时的端模式转换问题。在寄存器和数据总线的位序定义上，基于大小端模式的处理器有所不同。
      一个采用大端模式的32位处理器，如基于E500内核的MPC8541，将其寄存器的最高位msb（most significant bit）定义为0，最低位lsb（lease significant bit）定义为31；而小端模式的32位处理器，将其寄存器的最高位定义为31，低位地址定义为0。与此向对应，采用大端模式的32位处理器数据总线的最高位为0，最高位为31；采用小端模式的32位处理器的数据总线的最高位为31，最低位为0。         
      大小端模式处理器外部总线的位序也遵循着同样的规律，根据所采用的数据总线是32位，16位和8位，大小端处理器外部总线的位序有所不同。大端模式下32位数据总线的msb是第0位，MSB是数据总线的第0~7的字段；而lsb是第31位，LSB是第24~31字段。小端模式下32位总线的msb是第31位，MSB是数据总线的第31~24位，lsb是第0位，LSB是7~0字段。大端模式下16位数据总线的msb是第0位，MSB是数据总线的第0~7的字段；而lsb是第15位，LSB是第8~15字段。小端模式下16位总线的msb是第15位，MSB是数据总线的第15~7位，lsb是第0位，LSB是7~0字段。大端模式下8位数据总线的msb是第0位，MSB是数据总线的第0~7的字段；而lsb是第7位，LSB是第0~7字段。小端模式下8位总线的msb是第7位，MSB是数据总线的第7~0位，lsb是第0位，LSB是7~0字段。
      由上分析，我们可以得知对于8位，16位和32位宽度的数据总线，采用大端模式时数据总线的msb和MSB的位置都不会发生变化，而采用小端模式时数据总线的lsb和LSB位置也不会发生变化。
      为此，大端模式的处理器对8位，16位和32位的内存访问（包括外设的访问）一般都包含第0~7字段，即MSB。小端模式的处理器对8位，16位和32位的内存访问都包含第7~0位，小端方式的第7~0字段，即LSB。由于大小端处理器的数据总线其8位，16位和32位宽度的数据总线的定义不同，因此需要分别进行讨论在系统级别上如何处理端模式转换。在一个大端处理器系统中，需要处理大端处理器对小端外设的访问。

 

全文整理自：

详解大端模式和小端模式

深入浅出大端和小端