大小端字节序-平芜编程栈

摘要：

一：现象及例题

1：现象

2：例题

二：大小端概念

1：概念

2：读取大小端

3：大小端对数组存储的影响

三：验证大小端的两种方式

1：验证的思路

2：整形验证

3：联合体验证

摘要：

本文旨在彻底理解大小端模式的含义，并且讲解两种验证大小端模式的方法~

一：现象及例题

1：现象

#include <stdio.h> int main() { int a = 0x11223344; return 0; }

调试以一行四列和一行一列查看&a：

解释：

①：int a = 0x11223344 的32位二进制是：00010001 00100010 00110011 01000100；其中的44(01000100)叫做32位中的低位字节，11(00010001)叫做32位中的高位字节

很好理解：比如十进制的123，其中1是百位所以是高位，3是个位所以是低位

③：而此时在内存中存储的现象是：在7C，7D，7E，7F这样地址呈递增的内存空间中，分别存储的44,33,22,11！也就是低位字节44存储在低地址处7C，高位字节11存储在高地址处7F

低位字节存储在低地址处，高位字节存储在高地址处

2：例题

#include <stdio.h> // x86 int main() { int a[4] = { 1, 2, 3, 4 }; int* ptr = (int*)((int)a + 1); printf("%x", *ptr); return 0; }

解释：

①：a为数组名，其代表数组首元素的地址，也就是整形1的地址，此时被强转为int整形，也就是指针变量被强转为了整形int值，然后进行+1，代表进行的就是整形值+1(如果100就变成101)，随后再被强转为int*整形指针类型，此时解引用求*ptr；

②：经过这一系列操作，其实就是把指针指向的位置往后移动了一个字节，然后int*指针进行解引用，代表求往后的4个字节的值，等同于求元素1的第2个字节开始往后的4个字节

如图：

②：因为环境未变，所以此时在内存中的存储特点仍然是：低位字节存储在低地址处，高位字节存储在高地址处！所以此时的00000002，若按照高位到低位的表达方式，应该为20000000，注意，02整体是1个字节，所以内部没有高位低位之分~

③：所以%x打印*ptr的值，就是16进制打印0x02000000，所以值就为2000000(7位)

④：当然4个字节应该对应8个16进制位，这里的2000000只有7个16进制位，是因为%x会把最前面的0省略了，如果以%p形式打印，则不会省略：

二：大小端概念

1：概念

其实超过⼀个字节的数据在内存中存储的时候，就有存储顺序的问题，按照不同的存储顺序，我们分为大端字节序存储和小端字节序存储，下⾯是具体的概念：

大端（存储）模式：
是指数据的低位字节内容保存在内存的高地址处，而数据的高位字节内容，保存在内存的低地址处。

小端（存储）模式：
是指数据的低位字节内容保存在内存的低地址处，而数据的高位字节内容，保存在内存的高地址处。

注：不管大端小端，内存是按字节编址的，一个字节内部不再高位低位！

所以在上述的调试现象和例题中，都是低位字节存储在低地址处，高位字节存储在高地址处，故博主的环境就是小端模式！反之就是大端存储！

2：读取大小端

❓️：在初次学习大小端的时候，会有一个常见的误区，那就是一个整形分别在大端和小端的模式下存储的顺序不同，此时进行读取，会不会值不同呢？

💡：不管大端小端，读取的值都是一样的！这就是为什么我们不管环境是大端小端，创建的变量值是多少，读取打印的值就是多少~

整形1在大端和小端下的存储：

❓️：会不会大端下读取到的1的补码为：00000000 00000000 00000000 00000001；而小端下读取到的补码为：00000001 00000000 00000000 00000000；这样打印结果前者为1，后者为16777216？

💡：当然不会！

CPU会抹去大小端下存储机制的差异化，让我们读取到的值都一样！CPU会把内存中的字节重新组合成正确的数值，所以无论大端还是小端，读取到的补码都是：00000001 00000000 00000000 00000000。大端和小端的差异只存在于内存存储层面，CPU 读取后都会转换成统一的二进制格式(高位在左)，所以数值永远一样。

而上文中的例题中的图为：

❓️：此时可能会不理解为什么读取到的不是0x00000002？

💡：此时按地址从低到高排列：00 00 00 02，CPU会将其恢复为高位在左，低位在右，也就是02000000，这才是这四个字节所存储的值，所以%x打印为2000000~

3：大小端对数组存储的影响

需要注意的一点是，在一个数组内，大小端只会让单个元素内部字节存储顺序不同！而数组整体的线性地址递增顺序，完全不受大小端影响。下标越大，地址一定越高。并且不会出现一个整形数组{1,2,3,4}在不同端下会存储为{4,3,2,1}的情况，这是极大的误解！

三：验证大小端的两种方式

1：验证的思路

面试中，验证大小端是一个常见的问题，我将介绍两种方式验证大小端~

首先，需要知道一个char*指针去取地址的时候，在大小端取到的地址虽然相同，但是该字节的内容不相同！

比如：

❓️：CPU不是会抹去大小端下存储机制的差异化，让我们读取到的值都一样吗？所以这里两个char*对应的空间存储的值为什么不同？

💡：在大端和小端中，一个字节的内容存储在一个地址处，这是恒定的！所谓的组合顺序，也不会改变每个地址中的存储的内容！此外，须知CPU 只在读取才做组合成正确数值这一操作，而且CPU做这件事，也不会影响到大端小端的存储特点！

所以，验证大小端的思路就是我们利用整形1，整形1只有低位的那一个字节为1，其余3字节都是0，所以如果我们单独利用char*取出整形存储在低地址处的那一个字节，如果*解引用验证为1，代表为小端，反之为0则大端！！

2：整形验证

#include <stdio.h> int check_sys() { int i = 1; return (*(char*)&i); } int main() { int ret = check_sys(); if (ret == 1) { printf("小端\n"); } else { printf("大端\n"); } return 0; }

解释：对整形i进行取地址，此时取到的就是整形i的起始地址，也就是存储在低地址处的那个字节的地址，然后进行强转char*，在*解引用，得到了该字节的值，为1则小端，反之大端

3：联合体验证

#include <stdio.h> int check_sys() { union { int i; char c; }un; un.i = 1; return un.c; } int main() { int ret = check_sys(); if (ret == 1) { printf("小端\n"); } else { printf("大端\n"); } return 0; }

解释：

①：联合体的成员变量占据同一块内存，所以读取char就是读取int的第一个字节。小端下整形该字节是1，大端下整形该字节是0，由此判断字节序。

②：所以需要把成员变量i置为1，再用c的值去判断