【转】理解字节序大端字节序和小端字节序

淡淡的烟草味﹌ 2023-01-15 03:38 153阅读 0赞

转自：[https://www.cnblogs.com/gremount/p/8830707.html][https_www.cnblogs.com_gremount_p_8830707.html]

以下内容参考了

http://www.ruanyifeng.com/blog/2016/11/byte-order.html

https://blog.csdn.net/yishengzhiai005/article/details/39672529

计算机硬件有两种储存数据的方式：大端字节序（big endian）和小端字节序（little endian）。

举例来说，数值`0x2211`使用两个字节储存：高位字节是`0x22`，低位字节是`0x11，那么大小端存储有以下协议：`

>  *  大端字节序：高位字节在前，低位字节在后，这是人类读写数值的方法。
>  *  小端字节序：低位字节在前，高位字节在后，即以`0x1122`形式储存。

同理，`0x1234567`的大端字节序和小端字节序的写法如下图。

![af323528dcd5516217b83d1e03543970.png][]

我一直不理解，为什么要有字节序，每次读写都要区分，多麻烦！统一使用大端字节序，不是更方便吗？

上周，我读到了一篇[文章][Link 1]，解答了所有的疑问。而且，我发现原来的理解是错的，字节序其实很简单。

首先，为什么会有小端字节序？

答案是，计算机电路先处理低位字节，效率比较高，因为计算都是从低位开始的。所以，计算机的内部处理都是小端字节序。

但是，人类还是习惯读写大端字节序。所以，除了计算机的内部处理，其他的场合几乎都是大端字节序，比如网络传输和文件储存。

计算机处理字节序的时候，不知道什么是高位字节，什么是低位字节。它只知道按顺序读取字节，先读第一个字节，再读第二个字节。

如果是大端字节序，先读到的就是高位字节，后读到的就是低位字节。小端字节序正好相反。

理解这一点，才能理解计算机如何处理字节序。

字节序的处理，就是一句话：

> "只有读取的时候，才必须区分字节序，其他情况都不用考虑。"

处理器读取外部数据的时候，必须知道数据的字节序，将其转成正确的值。然后，就正常使用这个值，完全不用再考虑字节序。

即使是向外部设备写入数据，也不用考虑字节序，正常写入一个值即可。外部设备会自己处理字节序的问题。

字节序转换的例子

不同cpu平台上字节序通常也不一样，下面写个简单的C程序，它可以测试不同平台上的字节序。

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td style="vertical-align:top;">1&nbsp;</td> 
   <td>#include&nbsp;&lt;stdio.h&gt;</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="vertical-align:top;">2&nbsp;</td> 
   <td>#include&nbsp;&lt;netinet/in.h&gt;</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="vertical-align:top;">3&nbsp;</td> 
   <td>int&nbsp;main()</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="vertical-align:top;">4&nbsp;</td> 
   <td>{ </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="vertical-align:top;">5&nbsp;</td> 
   <td>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;int&nbsp;i_num&nbsp;=&nbsp;0x12345678;</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="vertical-align:top;">6&nbsp;</td> 
   <td>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;printf("[0]:0x%x\n",&nbsp;*((char&nbsp;*)&amp;i_num&nbsp;+&nbsp;0));</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="vertical-align:top;">7&nbsp;</td> 
   <td>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;printf("[1]:0x%x\n",&nbsp;*((char&nbsp;*)&amp;i_num&nbsp;+&nbsp;1));</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="vertical-align:top;">8&nbsp;</td> 
   <td>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;printf("[2]:0x%x\n",&nbsp;*((char&nbsp;*)&amp;i_num&nbsp;+&nbsp;2));</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="vertical-align:top;">9&nbsp;</td> 
   <td>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;printf("[3]:0x%x\n",&nbsp;*((char&nbsp;*)&amp;i_num&nbsp;+&nbsp;3));</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="vertical-align:top;">10&nbsp;</td> 
   <td>&nbsp;</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="vertical-align:top;">11&nbsp;</td> 
   <td>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;i_num&nbsp;=&nbsp;htonl(i_num);</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="vertical-align:top;">12&nbsp;</td> 
   <td>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;printf("[0]:0x%x\n",&nbsp;*((char&nbsp;*)&amp;i_num&nbsp;+&nbsp;0));</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="vertical-align:top;">13&nbsp;</td> 
   <td>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;printf("[1]:0x%x\n",&nbsp;*((char&nbsp;*)&amp;i_num&nbsp;+&nbsp;1));</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="vertical-align:top;">14&nbsp;</td> 
   <td>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;printf("[2]:0x%x\n",&nbsp;*((char&nbsp;*)&amp;i_num&nbsp;+&nbsp;2));</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="vertical-align:top;">15&nbsp;</td> 
   <td>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;printf("[3]:0x%x\n",&nbsp;*((char&nbsp;*)&amp;i_num&nbsp;+&nbsp;3));</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="vertical-align:top;">16&nbsp;</td> 
   <td>&nbsp;</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="vertical-align:top;">17&nbsp;</td> 
   <td>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;return&nbsp;0;</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="vertical-align:top;">18&nbsp;</td> 
   <td>}&nbsp;</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

在80X86CPU平台上，执行该程序得到如下结果：   
\[0\]:0x78   
\[1\]:0x56   
\[2\]:0x34   
\[3\]:0x12

\[0\]:0x12   
\[1\]:0x34   
\[2\]:0x56   
\[3\]:0x78

分析结果，在80X86平台上，系统将多字节中的低位存储在变量起始地址，使用小端法。htonl将i\_num转换成网络字节序，可见网络字节序是大端法。

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[af323528dcd5516217b83d1e03543970.png]: /images/20221022/e724f8fecea44c388abddb31eb7d2228.png
[Link 1]: http://blog.erratasec.com/2016/11/how-to-teach-endian.html