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談到字節序的問題,必然牽涉到兩大CPU派系。那就是Motorola的PowerPC系列CPU和Intel的x86系列CPU。PowerPC系列采用big endian方式存儲數據,而x86系列則采用little endian方式存儲數據。那么究竟什么是big endian(大端字節序),什么又是little endian(小端字節序)呢?
其實big endian是指低地址存放最高有效字節(MSB),而little endian則是低地址存放最低有效字節(LSB)。
用文字說明可能比較抽象,下面用圖像加以說明。比如數字0x12345678在兩種不同字節序CPU中的存儲順序如下所示:
Big Endian
低地址 高地址
----------------------------------------->
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| 12 | 34 | 56 | 78 |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
Little Endian
低地址 高地址
----------------------------------------->
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| 78 | 56 | 34 | 12 |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
為什么要注意字節序的問題呢?你可能這么問。當然,如果你寫的程序只在單機環境下面運行,并且不和別人的程序打交道,那么你完全可以忽略字節序的存在。但是,如果你的程序要跟別人的程序產生交互呢?在這里我想說說兩種語言。C/C++語言編寫的程序里數據存儲順序是跟編譯平臺所在的CPU相關的,而JAVA編寫的程序則唯一采用big endian方式來存儲數據。試想,如果你用C/C++語言在x86平臺下編寫的程序跟別人的JAVA程序互通時會產生什么結果?就拿上面的0x12345678來說,你的程序傳遞給別人的一個數據,將指向0x12345678的指針傳給了JAVA程序,由于JAVA采取big endian方式存儲數據,很自然的它會將你的數據翻譯為0x78563412。什么?竟然變成另外一個數字了?是的,就是這種后果。因此,在你的C程序傳給JAVA程序之前有必要進行字節序的轉換工作。
無獨有偶,所有網絡協議也都是采用big endian的方式來傳輸數據的。所以有時我們也會把big endian方式稱之為網絡字節序。當兩臺采用不同字節序的主機通信時,在發送數據之前都必須經過字節序的轉換成為網絡字節序后再進行傳輸。ANSI C中提供了下面四個轉換字節序的宏。
big endian:最高字節在地址最低位,最低字節在地址最高位,依次排列。
little endian:最低字節在最低位,最高字節在最高位,反序排列。
endian指的是當物理上的最小單元比邏輯上的最小單元小時,邏輯到物理的單元排布關系。咱們接觸到的物理單元最小都是byte,在通信領域中,這里往往是bit,不過原理也是類似的。
一個例子:
如果我們將0x1234abcd寫入到以0x0000開始的內存中,則結果為
big-endian little-endian
0x0000 0x12 0xcd
0x0001 0x34 0xab
0x0002 0xab 0x34
0x0003 0xcd 0x12
目前應該little endian是主流,因為在數據類型轉換的時候(尤其是指針轉換)不用考慮地址問題。