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大小端模式深入浅出

分类: 文章 • 2024-10-17 19:22:23

大端模式和小端模式的起源

        关于大端小端名词的由来，有一个有趣的故事，来自于Jonathan Swift的《格利佛游记》：Lilliput和Blefuscu这两个强国在过去的36个月中一直在苦战。战争的原因：大家都知道，吃鸡蛋的时候，原始的方法是打破鸡蛋较大的一端，可以那时的皇帝的祖父由于小时侯吃鸡蛋，按这种方法把手指弄破了，因此他的父亲，就下令，命令所有的子民吃鸡蛋的时候，必须先打破鸡蛋较小的一端，违令者重罚。然后老百姓对此法令极为反感，期间发生了多次*，其中一个皇帝因此送命，另一个丢了王位，产生*的原因就是另一个国家Blefuscu的国王大臣煽动起来的，*平息后，就逃到这个帝国避难。据估计，先后几次有11000余人情愿死也不肯去打破鸡蛋较小的端吃鸡蛋。这个其实讽刺当时英国和法国之间持续的冲突。Danny Cohen一位网络协议的开创者，第一次使用这两个术语指代字节顺序，后来就被大家广泛接受。
 

一、什么大小端？

大小端在计算机业界，Endian表示数据在存储器中的存放顺序。百度百科如下叙述之：

大端模式，是指数据的高字节保存在内存的低地址中，而数据的低字节保存在内存的高地址中，这样的存储模式有点儿类似于把数据当作字符串顺序处理：地址由小向大增加，而数据从高位往低位放；

小端模式，是指数据的高字节保存在内存的高地址中，而数据的低字节保存在内存的低地址中，这种存储模式将地址的高低和数据位权有效地结合起来，高地址部分权值高，低地址部分权值低，和我们的逻辑方法一致。

这两种模式，泥瓦匠记忆宫殿：“小端低低”。这样就知道小端的模式，反之大端的模式。

比如整形十进制数字：305419896 ，转化为十六进制表示 : 0x12345678 。其中按着十六进制的话，每两位占8个位，及一个字节。如图

大小端模式深入浅出

下面是两个具体例子：

16bit宽的数0x1234在Little-endian模式（以及Big-endian模式）CPU内存中的存放方式（假设从地址0x4000开始存放）为：

内存地址 小端模式存放内容 大端模式存放内容
0x4000 0x34 0x12
0x4001 0x12 0x34

32bit宽的数0x12345678在Little-endian模式以及Big-endian模式）CPU内存中的存放方式（假设从地址0x4000开始存放）为：

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

二、为什么有大小端模式之分呢？

如果统一使用大端或者小端，那么何来三国演义，何来一战二战呢？还有大小端也来源于战争。所以存在即是合理。

在操作系统中，x86和一般的OS（如windows，FreeBSD,Linux）使用的是小端模式。但比如Mac OS是大端模式。

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果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。

 

知道为什么有模式的存在，下面需要了解下具有有什么应用场景：

1、不同端模式的处理器进行数据传递时必须要考虑端模式的不同

2、在网络上传输数据时，由于数据传输的两端对应不同的硬件平台，采用的存储字节顺序可能不一致。所以在TCP/IP协议规定了在网络上必须采用网络字节顺序，也就是大端模式。对于char型数据只占一个字节，无所谓大端和小端。而对于非char类型数据，必须在数据发送到网络上之前将其转换成大端模式。接收网络数据时按符合接受主机的环境接收。

 

三、java中的大小端

存储量大于1字节，非char类型，如int，float等，要考虑字节的顺序问题了。java由于虚拟机的关系,屏蔽了大小端问题,需要知道的话可用 ByteOrder.nativeOrder() 查询。在操作ByteBuffer中，也可以使用 ByteBuffer.order() 进行设置：

/**
 * @author Jeff Lee
 * @since 2015-10-13 20:40:00
 * ByteBuffer中字节存储次序
 */
public class Endians {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建12个字节的字节缓冲区
        ByteBuffer bb = ByteBuffer.wrap(new byte[12]);
        // 存入字符串
        bb.asCharBuffer().put("abdcef");
        System.out.println(Arrays.toString(bb.array()));
 
        // 反转缓冲区
        bb.rewind();
        // 设置字节存储次序
        bb.order(ByteOrder.BIG_ENDIAN);
        bb.asCharBuffer().put("abcdef");
        System.out.println(Arrays.toString(bb.array()));
 
        // 反转缓冲区
        bb.rewind();
        // 设置字节存储次序
        bb.order(ByteOrder.LITTLE_ENDIAN);
        bb.asCharBuffer().put("abcdef");
        System.out.println(Arrays.toString(bb.array()));
    }
}

run下结果如图所示：

大小端模式深入浅出

前两句打印说明了，ByteBuffer存储字节次序默认为大端模式。最后一段设置了字节存储次序，然后会输出，可以看出存储次序为小端模式。

 

转载：https://www.bysocket.com/?p=615
参考：http://blog.****.net/ce123_zhouwei/article/details/6971544

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