【C语言】大小端

一、什么是大小端？

大小端是指计算机中数据的字节序，即数据在内存中的存放顺序。

大小端主要有两种类型：大端和小端。(以数字0x12345678在内存中的表示形式为例)

（1）大端模式：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

​ 低地址—————>高地址

​ 0x12 | 0x34 | 0x56 | 0x78

（2）小端模式：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。

​ 低地址—————>高地址

​ 0x78 | 0x56 | 0x34 | 0x12

• 高位字节与低位字节

  对于十进制数$123$，他的最高有效位就是百位$1$,最低有效位是个位$3$。计算机内存一个字节可以存放8个二进制位，最低有效位表示$2^0=1$，倒数第二个有效位表示$2^1=2$，倒数第三个有效位表示$2^2=4$，以此类推。一个多字节数据类型的二进制表示中，将存放最低的8位有效位的字节被称为最低有效位字节或低位字节，而存放最高的8位有效位的字节被称为最高有效位字节或高位字节。

  假如有一个32位整型变量的二进制表示为：

  01010101 11110000 00001111 11000000
  

  其中，最右边的字节为最低有效位字节，也就是低位字节，最左边的位为最高有效位字节，也就是高位字节。该变量的高位是01010101，低位是11000000。对于十六进制数字0x12345678，高位是0x12，低位是0x78

• 高地址与低地址

  计算机中所有的数据都必须放在内存中，不同类型的数据占用的字节数不一样，例如 int 占用4个字节，char 占用1个字节。 为了正确地访问这些数据，必须为每个字节都编上号码，就像门牌号、身份证号一样，每个字节的编号是唯一的，根据编号可以准确地找到某个字节。我们将内存中字节的编号称为 地址（Address） 或 指针（Pointer） 。 地址从 0 开始依次增加，对于 32 位环境，程序能够使用的内存为 4GB，最小的地址为 0x00000000，最大的地址为 0xFFFFFFFF。其中，编号较大的地址称为高地址，编号较小的地址称为低地址

例：32bit宽的数0x12345678在CPU内存中的存放方式（假设从地址0x4000开始存放）为：

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

二、为什么会有大小端存储？

原因：

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8bit。但是在C语言中除了8bit的char之外，还有16bit的short型，32bit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。

各自优势：

• 小端模式：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。
• 大端模式：符号位的判定固定为第一个字节，容易判断正负。

三、如何判断机器的字节序？

方法一（指针测试）：

#include 
int main() {
    int a = 1;
    char* p = (char*)&a;
    //注：机器读取数据永远是从低地址开始
    //所以此时*p取出的就是第一个字节的数据  -----  低地址的数据
    if (*p == 1) {
        printf("小端模式\n");
    }
    else {
        printf("大端模式\n");
    }
    return 0;
}

方法二（共用体测试）：

#include 
union myunion {
	int a;
	char b;
};
int main() {
	union myunion u;
	u.a = 1;
	if (u.b == 1) {
		printf("小端模式\n");
	}
	else {
		printf("大端模式\n");
	}
	return 0;
}