深入理解计算机系统-之-数值存储（二）--C程序打印变量的每一字节或者位

大端与小端

前面我们提到了依据CPU端模式的不同，数据的存储顺序也不一样。

采用大小模式对数据进行存放的主要区别在于在存放的字节顺序，BE big-endian 大端模式 ,最直观的字节序 ,地址低位存储值的高位,地址高位存储值的低位 ,不需要考虑对应关系，只需要把内存地址从左到右按照由低到高的顺序写出 ，把值按照通常的高位到低位的顺序写出 ，两者对照，一个字节一个字节的填充进去

LE little-endian 小端模式,最符合人的思维的字节序,地址低位存储值的低位,地址高位存储值的高位 ,怎么讲是最符合人的思维的字节序，是因为从人的第一观感来说,低位值小，就应该放在内存地址小的地方，也即内存地址低位 反之，高位值就应该放在内存地址大的地方，也即内存地址高位。

具体参照深入理解计算机系统-之-数值存储（一）-CPU大端和小端模式详解

打印变量的的每一个字节

算法分析

但是理论我们已经讲的很详细了，却没有真正看过数据的存储结果，因此我们期待能够利用C语言编写程序输出变量的的每一位

思路:

C语言中char 必须对应一个byte , 所以它的类型固定是1个字节。

用一个char*的指针指向变量的首地址，往后顺序读取sizeof个字节的数据，就可以访问到变量的每一位

/* addr -=> 待打印的变量的首地址 size -=>·待打印的变量的大小 return 成功返回打印的字节数 */
int print_all_byte(void *addr, int size)
{
    unsigned char *ptr = (unsigned char *)addr;
    int print_bytes = 0;

    if(ptr == NULL)
    {
        return -1; 
    }

    while(print_bytes < size)
    {
        printf("%02x", *ptr); 
        ptr++; 
        print_bytes++; 
    }
    printf("\n"); 
    return print_bytes; 
}

示例程序

首先我们判断一下当前电脑的大小端模式，然后分别定义了short，int，long，float，double，array数组几种类型的数据。
然后分别打印了它的每一个字节的信息。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>


int check_end()
{
    int   i = 0x12345678;
    char *c = (char *)&i; 

    return (*c == 0x12);
}


int CheckEnd()
{
    union
    {
        int a;
        char b;
    }u;

    u.a = 1;
    if (u.b == 1)
        return 0;
    else 
        return 1;
}

/* addr -=> 待打印的变量的首地址 size -=>·待打印的变量的大小 return 成功返回打印的字节数 */
int print_all_byte(void *addr, int size)
{
    unsigned char *ptr = (unsigned char *)addr;
    int print_bytes = 0;

    if(ptr == NULL)
    {
        return -1; 
    }

    while(print_bytes < size)
    {
        printf("%02x", *ptr); 
        ptr++; 
        print_bytes++; 
    }
    printf("\n"); 
    return print_bytes; 
}

int main(void)
{
    if(check_end() == 1)
    {
        printf("大端\n");
    }
    else
    {
        printf("小端\n");
    }

    short shortvalue = 0x1234; 
    if(print_all_byte((void *)&shortvalue, sizeof(shortvalue)) != -1)
    {
        printf("print SHORT success!\n\n"); 
    }

    int intvalue = 0x12345678; 
    if(print_all_byte((void *)&intvalue, sizeof(intvalue)) != -1)
    {
        printf("print INT success!\n\n"); 
    }

    long longvalue = 0x87654321; 
    if(print_all_byte((void *)&longvalue, sizeof(longvalue)) != -1)
    {
        printf("print LONG success!\n\n"); 
    }

    float floatvalue = 0.12345678; 
    if(print_all_byte((void *)&floatvalue, sizeof(floatvalue)) != -1)
    {
        printf("printf FLOAT success!\n\n"); 
    }

    double doublevalue = 0.12345678; 
    if(print_all_byte((void *)&doublevalue, sizeof(doublevalue)) != -1)
    {
        printf("printf DOUBLE success!\n\n"); 
    }

    int array[10] = {9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 1234}; 
    if(print_all_byte((void *)array, sizeof(array)) != -1)
    {
        printf("printf ARRAY success!\n\n"); 
    }


    return EXIT_SUCCESS; 
}

打印变量的的每一个位

算法分析

前面通过char我们可以读取到变量的每个字节，我们进一步拓展，读取每一个字节后，再取出其对应的每一位,即可按照二进制的方式输出每个位。
读取每一位的操作，即判断某一位是1还是0，可以采用位运算完成，具体操作如下。

int isset(char data, int bit)
{ 
    data >>= bit;

    if(data & 1 == 0) 
    {
        return 0; 
    }
    else
    {
        return 1; 
    }
}

所以我们对上面的算法进行拓展，先取到每一个byte，然后再读取该byte的每一个bit。

int print_bit(char *addr, int size)
{

    unsigned char *ptr = (unsigned char *)addr;
    int print_bytes = 0;

    if(ptr == NULL)
    {
        return -1; 
    }

    for(print_bytes = 0;
        print_bytes < size;
        print_bytes++, ptr++)
    {
        for(int print_bits = 7;
        print_bits >= 0;
        print_bits--)
        {
            printf("%d", ((*ptr >> print_bits) & 1));
        }

    }
    printf("\n"); 
    return print_bytes;
}

示例程序

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>


//#define DEBUG
int isset(char data, int bit)
{ 
    data >>= bit;

    if(data & 1 == 0) 
    {
        return 0; 
    }
    else
    {
        return 1; 
    }
}

/* addr -=> 待打印的变量的首地址 size -=>·待打印的变量的大小 return 成功返回打印的字节数 */
int print_bit(char *addr, int size)
{

    unsigned char *ptr = (unsigned char *)addr;
    int print_bytes = 0;

    if(ptr == NULL)
    {
        return -1; 
    }

    for(print_bytes = 0;
        print_bytes < size;
        print_bytes++, ptr++)
    {
#ifdef DEBUG
        printf("byte %d, data = %02x -=>", print_bytes, *ptr); 
#endif
        for(int print_bits = 7;
        print_bits >= 0;
        print_bits--)
        {
            printf("%d", ((*ptr >> print_bits) & 1));
        }
#ifdef DEBUG
        printf("\n");
#endif

    }
    printf("\n"); 
}

int main(void)
{
    /*short shortvalue = 0x1234; if(print_bit((char *)&shortvalue, sizeof(shortvalue)) != -1) { printf("print SHORT success!\n\n"); }*/

    int intvalue = 0x12345678;
    if(print_bit((char *)&intvalue, sizeof(intvalue)) != -1)
    {
        printf("print INT success!\n\n"); 
    }

    long longvalue = 0x87654321; 
    if(print_bit((char *)&longvalue, sizeof(longvalue)) != -1)
    {
        printf("print LONG success!\n\n"); 
    }

    float floatvalue = 0.12345678; 
    if(print_bit((char *)&floatvalue, sizeof(floatvalue)) != -1)
    {
        printf("printf FLOAT success!\n\n"); 
    }

    double doublevalue = 0.12345678; 
    if(print_bit((char *)&doublevalue, sizeof(doublevalue)) != -1)
    {
        printf("printf DOUBLE success!\n\n"); 
    }

    int array[10] = {9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 1234}; 
    if(print_bit((char *)array, sizeof(array)) != -1)
    {
        printf("printf ARRAY success!\n\n"); 
    }


    return EXIT_SUCCESS; 
}