大端模式与小端模式解析
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⼤端模式和⼩端模式1.为什么存在⼤⼩端模式计算机系统中,每个地址单元对应⼀个字节(8bit),⼀种数据类型的数据可能占⽤若⼲字节。
如何安排这种数据类型中的各个字节,哪个字节在低地址哪个在⾼地址,以及⼀个字节中的各个⽐特的排列,这就牵涉到⼤⼩端模式。
也就是⼤家常说的字节序和⽐特序问题。
字节序和⽐特序⼀般是⼀致的,要么都是⼤端,要么都是⼩端。
2.什么是⼤端和⼩端⼤端模式:低位(字节/⽐特)放在⾼地址中,⾼位(字节/⽐特)放在低地址中。
⼩端模式:低位(字节/⽐特)放在低地址中,⾼位(字节/⽐特)放在⾼地址中。
⾼位和地位是对于我们正常阅读和书写来说,最开始是⾼位,例如int型数0x1234,0x12是字节的⾼位,0x34是字节的低位。
根据以上规则,我们给出在⼤、⼩端序系统中整数0x0a0b0c0d的表⽰⽅式。
对于⼤端系统:byte addr 0 1 2 3bit offset 01234567 01234567 01234567 01234567binary 00001010 00001011 00001100 00001101hex 0a 0b 0c 0d对于⼩端系统:byte addr 3 2 1 0bit offset 76543210 76543210 76543210 76543210binary 00001010 00001011 00001100 00001101hex 0a 0b 0c 0d3. 检测⼤⼩端联合体的存放顺序是所有成员都从低地址开始存放,利⽤该特性可以轻松获得当前系统采⽤⼤端还是⼩端模式BOOL IsBigEndian(){union NUM{int a;char b;}num;num.a = 0x1234;if( num.b == 0x12 ){return TRUE;}return FALSE;}4.常见的⼤⼩端⼀般操作系统都是⼩端模式;⽽通讯协议是⼤端模式;java和平台⽆关,默认是⼤端模式常见的cpu的⼤⼩端:⼤端:PowerPC、IBM、Sun⼩端:x86ARM既可以⼯作在⼤端模式,也可以⼯作在⼩端模式。
⼤端模式、⼩端模式及在QT中的转换转载于:https:///usownh/article/details/42614185⼤端模式和⼩端模式是计算机中经常涉及到的两种字节序,也有⼤端对齐、⼩端对齐、⼤尾、⼩尾等叫法。
⼀、起源说起这两种模式,就不得不提⼀下⼤端(Big-endian)和⼩端(Little-endian)这两个英⽂上的起源。
“endian”⼀词来源于乔纳森·斯威夫特的⼩说格列佛游记。
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(Big-End),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(Little-End),违令者重罚。
然后⽼百姓对此法令极为反感,期间发⽣了多次叛乱,其中⼀个皇帝因此送命,另⼀个丢了王位,产⽣叛乱的原因就是另⼀个国家Blefuscu的国王⼤⾂煽动起来的,叛乱平息后,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。
(引⾃/ce123_zhouwei/article/details/6971544)其中两种⽅法吃鸡蛋的⼈分别被称为Big-endians和Little-endians。
1980年,Danny Cohen在其著名的论⽂”On Holy Wars and a Plea for Peace”中,为平息⼀场关于字节该以什么样的顺序传送的争论,⽽引⽤了该词。
⼆、存储模式接下来就说说为什么会有字节序的问题。
计算机在存储数据的时候,是以字节(byte)为基本单位来存储的,因此存储单字节类型的数据(⽐如char)不存在字节序的问题。
但存储多字节的数据的时候(⽐⽅说4字节的int变量),就涉及到了以⼀个什么样的顺序来存储。
⼤端模式与⼩端模式理解字节序字节序指多字节数据在计算机内存储或者⽹络上传输时各字节的顺序。
(来源:百度百科)为了⽅便,逻辑上将字节序列⾥左边的字节称为⾼字节,右边的字节称为低字节,从左到右,由⾼到低,这样符合数学上的思维习惯,左边是⾼位,右边是地位。
⼤端模式与⼩端模式由于每个字节在内存中都是有地址的,并且内存的地址是顺序排列的,当我们在内存中保存数据时:如果,⾼字节存放在低地址,低字节存放在⾼地址,则为⼤端模式(big-endian)。
如果,低字节存放在低地址,⾼字节存放在⾼地址,则为⼩端模式(little-endian)。
数据从内存保存到⽂件(或发送到⽹络上)时,会受到内存的⼤端模式与⼩端模式的影响。
数据从⽂件读取到(或从⽹络接收到)内存时,需要知道之前是先保存的(或是先发送的)⾼字节还是低字节。
C++⽰例代码1//int 占 4 个字节,short 占 2 个字节int main(){printf("在栈上分配内存\n");int a = 0x11223344;short b = 0x5566;short c = 0x7788;unsigned char *pa = (unsigned char *)&a;unsigned char *pb = (unsigned char *)&b;unsigned char *pc = (unsigned char *)&c;printf("pa 0x%p 0x%x\n", pa, a);printf("pb 0x%p 0x%x\n", pb, b);printf("pc 0x%p 0x%x\n", pc, c);printf("按字节序打印所有字节(⾼字节->低字节)\n");printf("a0 0x%x\n", (a & 0xFF000000) >> (3 * 8));printf("a1 0x%x\n", (a & 0x00FF0000) >> (2 * 8));printf("a2 0x%x\n", (a & 0x0000FF00) >> (1 * 8));printf("a3 0x%x\n", (a & 0x000000FF));printf("b0 0x%x\n", (b & 0xFF00) >> (1 * 8));printf("b1 0x%x\n", (b & 0x00FF));printf("c0 0x%x\n", (c & 0xFF00) >> (1 * 8));printf("c1 0x%x\n", (c & 0x00FF));printf("根据地址顺序打印所有字节(低地址->⾼地址)\n");for (int i = 0; i < 4; i++) {printf("pa[%d] 0x%p 0x%02x\n", i, pa + i, pa[i]);}for (int i = 0; i < 2; i++) {printf("pb[%d] 0x%p 0x%02x\n", i, pb + i, pb[i]);}for (int i = 0; i < 2; i++) {printf("pc[%d] 0x%p 0x%02x\n", i, pc + i, pc[i]);}return 0;}⽰例代码1运⾏结果在栈上分配内存pa 0x007ffe24 0x11223344pb 0x007ffe22 0x5566pc 0x007ffe20 0x7788按字节序打印所有字节(⾼字节->低字节)a0 0x11a1 0x22a2 0x33a3 0x44b0 0x55b1 0x66c0 0x77c1 0x88根据地址顺序打印所有字节(低地址->⾼地址)pa[0] 0x007ffe24 0x44pa[1] 0x007ffe25 0x33pa[2] 0x007ffe26 0x22pb[0] 0x007ffe22 0x66pb[1] 0x007ffe23 0x55pc[0] 0x007ffe20 0x88pc[1] 0x007ffe21 0x77⽰例代码1结果分析a、b、c 在内存中的排列情况:---------------------------------------------------|低地址 -> ⾼地址|---------------------------------------------------|....|0x88|0x77|0x66|0x55|0x44|0x33|0x22|0x11|....|---------------------------------------------------a、b、c 是在栈中分配的,可以看到内存地址是连续的,且 a 的地址相对较⾼,c 的地址相对较低。
⼤端模式和⼩端模式⼤端:低地址存⾼位(⾼地址存低位)⼩端:低地址存低位(⾼地址存⾼位)1.故事的起源“endian”这个词出⾃《格列佛游记》。
⼩⼈国的内战就源于吃鸡蛋时是究竟从⼤头(Big-Endian)敲开还是从⼩头(Little-Endian)敲开,由此曾发⽣过六次叛乱,其中⼀个皇帝送了命,另⼀个丢了王位。
我们⼀般将endian翻译成“字节序”,将big endian和little endian称作“⼤尾”和“⼩尾”。
2.什么是Big Endian和Little Endian?在设计计算机系统的时候,有两种处理内存中数据的⽅法。
⼀种叫为little-endian,存放在内存中最低位的数值是来⾃数据的最右边部分(也就是数据的最低位部分)。
⽐如某些⽂件需要在不同平台处理,或者通过Socket通信。
这⽅⾯我们可以借助ntohl(), ntohs(), htonl(), and htons()函数进⾏格式转换,个⼈补充:⼀个操作数作htonl或ntohl结果不⼀定相同,当机器字节序跟⽹络字节序刚好是仅仅big endian和little endian的区别时是相同的。
3. 如何理解Big Endian和Little Endian举个例⼦:int a = 1;a这个数本⾝的16进制表⽰是0x00 00 00 01在内存中怎么存储呢?如果你的CPU是intel x86架构的(基本上就是通常我们说的奔腾cpu),那么就是0x01 0x00 0x00 0x00 , 这也就是所谓的little-endian, 低字节存放在内存的低位.如果你的CPU是⽼式AMD系列的(很⽼很⽼的那种,因为最新的AMD系列已经是x86架构了), 它的字节序就是big-endian, 其内存存储就是0x00 0x00 0x00 0x01在内存中从⾼字节开始存放。
现在世界上绝⼤多数的CPU都是little-endian。
4. 了解big-endian和little-endian有什么作⽤?⼀个重要的作⽤就是了解在⽹络上不同的机器间的数据如何传输。
STM32和大小端模式
2016年11月04日17:28:50
阅读数:4051
1.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;
这和我们的阅读习惯一致。
例如
声明一个32位的变量
高地址0-7位
|/ 8-15位
|/ 16-23位
低地址24-31位
2.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。
例如
声明一个32位的变量
低地址0-7位
|/ 8-15位
|/ 16-23位
高地址24-31位
STM32单片机的存储方式为小端模式。
大端与小端存储模式详解端模式(Endian)的这个词出自Jonathan Swift书写的《格列佛游记》。
这本书根据将鸡蛋敲开的方法不同将所有的人分为两类,从圆头开始将鸡蛋敲开的人被归为Big Endian,从尖头开始将鸡蛋敲开的人被归为Littile Endian(这句话最为形象)。
小人国的内战就源于吃鸡蛋时是究竟从大头(Big-Endian)敲开还是从小头(Little-Endian)敲开。
在计算机业Big Endian和Little Endian也几乎引起一场战争。
在计算机业界,Endian表示数据在存储器中的存放顺序。
下文举例说明在计算机中大小端模式的区别。
如果将一个32位的整数0x12345678存放到一个整型变量(int)中,这个整型变量采用大端或者小端模式在内存中的存储由下表所示。
为简单起见,本文使用OP0表示一个32位数据的最高字节MSB(Most Significant Byte),使用OP3表示一个32位数据最低字节LSB(Least Significant Byte)。
在较低的存储器地址。
大端:较高的有效字节存放在较低的存储器地址,较低的有效字节存放在较高的存储器地址。
如果将一个16位的整数0x1234存放到一个短整型变量(short)中。
这个短整型变量在内存中的存储在大小端模式由下表所示。
大端方式将高位存放在低地址,小端方式将高位存放在高地址。
采用大端方式进行数据存放符合人类的正常思维,而采用小端方式进行数据存放利于计算机处理。
到目前为止,采用大端或者小端进行数据存放,其孰优孰劣也没有定论。
有的处理器系统采用了小端方式进行数据存放,如Intel的奔腾。
有的处理器系统采用了大端方式进行数据存放,如IBM半导体和Freescale的PowerPC处理器。
不仅对于处理器,一些外设的设计中也存在着使用大端或者小端进行数据存放的选择。
因此在一个处理器系统中,有可能存在大端和小端模式同时存在的现象。
大端模式和小端模式字节序介绍我们常用的X86结构是小端模式,而KEIL C51则为大端模式。
很多的ARM,DSP都为小端模式。
有些ARM处理器还可以由硬件来选择是大端模式还是小端模式。
3.大小端在内存中的存放方式举例:例如,16bit宽的数0x1234在Little-endian模式CPU内存中的存放方式(假设从地址0x4000开始存放)为:而在Big-endian模式CPU内存中的存放方式则为:modbus中顺序Modbus官方协议文档中有一段话:Data Encoding: Modbus uses a big-Endian representation for addresses and data items. This meansthat when a numerical quantity larger than a single byte is transmitted, the mostsignificant byte is sent first.在Modbus数据帧中,存储格式是大端,即对一个u16(unsigned short)的寄存器,值为0x1234,参考我的用C实现对u16大端编码解码,对应char数组应该是:32位数据在满足u16寄存器存储遵循以上大端字节序条件下,也就是确保用03H功能码读取多个寄存器,每个u16值都是正确的,我们来考虑u32数据类型:32位数据常见以下几种•long•int32/uint32•float这里以无符号32位整数为例,u32需要用到两个u16寄存器,值分别为0x1234和0x5678,我们将这两个寄存器定义为两个寄存器内,从左到右四个字节定义为ABCD,即A=12, B=34, C=56, D=78。
对A、B、C、D的四种组合有ABCD、CDBA、BADC、DCBA。
那么对于这两个寄存器的值,会有四种不同的编码解码结果:在仿真器软件Modbus Slave 6.2.0设置Format菜单中,对于long数据(32位),就有如下图几种解析两个寄存器的方式(7.0以上版本界面可能没有ABCD字样,但是是同样的表示):因此在实际应用中,若使用两个寄存器来表示一个32位的数据,必须让master和slave都要采用同一套表示方法,否则得出的结果是错误的。
⼤端存储模式和⼩端存储模式CPU存储数据操作的最⼩单位是⼀个字节。
⼤端存储模式(Big-Endian),⼩端存储模式(Little-Endian)是常见的⼆种字节序。
Little-Endian: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。
Big-Endian: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。
⽐如0x12345678在内存中的表⽰形式为:采⽤⼤端模式:低地址 --------------------> ⾼地址0x12 | 0x34 | 0x56 | 0x78采⽤⼩端模式:低地址 --------------------> ⾼地址0x78 | 0x56 | 0x34 | 0x12也就是说Big-Endian是指低地址存放最⾼有效字节(MSB),⽽Little-Endian则是低地址存放最低有效字节(LSB)。
⼀般操作系统采⽤的都是⼩端模式,⽽通讯协议采⽤⼤端模式。
1)常见的CPU的字节序Big-Endian : PowerPC,IBM,SunLittle-Endian:x86ARM既可以⼯作在⼤端模式,也可以⼯作在⼩端模式。
2)常见的⽂件的字节序Adobe PS : Big-EndianBMP :Little-EndianGIF : Little-EndianJPEG:Big-Endian此外Java和所有的⽹络通信协议都是使⽤⼤端模式的编码事实上存在字节序,也存在⽐特序。
CPU存储⼀个字节的数据时其字节内的8个⽐特之间的顺序也有Big-Endian和Little-Endian之分。
⽐如字节0xA0的存储格式如下:Big-EndianMSB LSB-------------------------------->1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |Little-EndianLSB MSB-------------------------------->0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 |实际上,由于CPU存储数据操作的最⼩单位是⼀个字节,其内部的⽐特序是什么样对我们的程序来说是⼀个⿊盒⼦,也就是说,你给我⼀个指向0xA0这个数的指针,对于Big-Endian⽅式的CPU来说,它是从左往右依次读取这个数的8个⽐特;⽽对于Little-Endian⽅式的CPU来说,则正好相反,是从右往左依次读取这个数的8个⽐特。
大端模式与小端模式一、概念及详解在各种体系的计算机中通常采用的字节存储机制主要有两种:big-endian和little-endian,即大端模式和小端模式。
先回顾两个关键词,MSB和LSB:MSB:Most Significant Bit ------- 最高有效位LSB:Least Significant Bit ------- 最低有效位大端模式(big-edian)big-endian:MSB存放在最低端的地址上。
举例,双字节数0x1234以big-endian的方式存在起始地址0x00002000中:| data |<-- address| 0x12 |<-- 0x00002000| 0x34 |<-- 0x00002001在Big-Endian中,对于bit序列中的序号编排方式如下(以双字节数0x8B8A为例):----+---------------------------------------------------+bit | 00 01 02 03 04 05 06 07 | 08 09 10 11 12 13----+MSB---------------------------------------------LSB+val | 1 0 0 0 1 0 1 1| 1 0 0 0 1 0 1 0 |----+---------------------------------------------------+= 0x8B8A小端模式(little-endian)little-endian:LSB存放在最低端的地址上。
举例,双字节数0x1234以little-endian的方式存在起始地址0x00002000中:| data |<-- address| 0x34 |<-- 0x00002000| 0x12 |<-- 0x00002001在Little-Endian中,对于bit序列中的序号编排和Big-Endian 刚好相反,其方式如下(以双字节数0x8B8A为例):----+---------------------------------------------------+bit | 15 14 13 12 11 10 09 08 | 07 06 05 04 03 02----+MSB---------------------------------------------LSB+val | 1 0 0 0 1 0 1 1| 1 0 0 0 1 0 1 0 |----+---------------------------------------------------+= 0x8B8A二、数组在大端小端情况下的存储:以unsigned in t value = 0x12345678为例,分别看看在两种字节序下其存储情况,我们可以用unsigned char buf[4]来表示value:Big-Endian: 低地址存放高位,如下:高地址---------------buf[3] (0x78) -- 低位buf[2] (0x56)buf[1] (0x34)buf[0] (0x12) -- 高位---------------低地址Little-Endian: 低地址存放低位,如下:高地址---------------buf[3] (0x12) -- 高位buf[2] (0x34)buf[1] (0x56)buf[0] (0x78) -- 低位--------------低地址三、大端小端转换方法:Big-Endian转换成Little-Endian如下:#defineBigtoLittle16(A) ((((uint16)( A) & 0xff00) >> 8) | \(((uint16)(A) & 0x00ff) << 8))#defineBigtoLittle32(A) ((((uint32)( A) & 0xff000000) >> 24) | \(((uint32)(A) & 0x00ff0000) >> 8) | \(((uint32)(A) & 0x0000ff00) << 8) | \(((uint32)(A) & 0x000000ff) << 24))四、大端小端检测方法:如何检查处理器是big-endian还是little-endian?联合体union的存放顺序是所有成员都从低地址开始存放,利用该特性就可以轻松地获得了CPU对内存采用Little-endian还是Big-endian模式读写。
int checkCPUendian(){union {unsigned int a;unsigned char b;} c;c.a = 1;return (c.b == 1);}/*return 1 : little-endian, return 0:big-endian*/网络字节顺序1、字节内的比特位不受这种顺序的影响比如一个字节 1000 0000 (或表示为十六进制 80H)不管是什么顺序其内存中的表示法都是这样。
2、大于1个字节的数据类型才有字节顺序问题比如 Byte A,这个变量只有一个字节的长度,所以根据上一条没有字节顺序问题。
所以字节顺序是“字节之间的相对顺序”的意思。
3、大于1个字节的数据类型的字节顺序有两种比如 short B,这是一个两字节的数据类型,这时就有字节之间的相对顺序问题了。
网络字节顺序是“所见即所得”的顺序。
而Intel类型的CPU的字节顺序与此相反。
比如上面的 short B=0102H(十六进制,每两位表示一个字节的宽度)。
所见到的是“0102”,按一般数学常识,数轴从左到右的方向增加,即内存地址从左到右增加的话,在内存中这个 short B的字节顺序是:01 02这就是网络字节顺序。
所见到的顺序和在内存中的顺序是一致的!而相反的字节顺序就不同了,其在内存中的顺序为:02 01假设通过抓包得到网络数据的两个字节流为:01 02如果这表示两个 Byte类型的变量,那么自然不需要考虑字节顺序的问题。
如果这表示一个 short 变量,那么就需要考虑字节顺序问题。
根据网络字节顺序“所见即所得”的规则,这个变量的值就是:0102假设本地主机是Intel类型的,那么要表示这个变量,有点麻烦:定义变量 short X,字节流地址为:pt,按顺序读取内存是为x=*((short*)pt);那么X的内存顺序当然是 01 02按非“所见即所得”的规则,这个内存顺序和看到的一样显然是不对的,所以要把这两个字节的位置调换。
调换的方法可以自己定义,但用已经有的API还是更为方便。
网络字节顺序与主机字节顺序NBO与HBO 网络字节顺序NBO(Network Byte Order):按从高到低的顺序存储,在网络上使用统一的网络字节顺序,可以避免兼容性问题。
主机字节顺序(HBO,Host Byte Order):不同的机器HBO不相同,与CPU设计有关计算机数据存储有两种字节优先顺序:高位字节优先和低位字节优先。
Inter net上数据以高位字节优先顺序在网络上传输,所以对于在内部是以低位字节优先方式存储数据的机器,在Internet上传输数据时就需要进行转换。
htonl()简述:将主机的无符号长整形数转换成网络字节顺序。
#include <winsock.h>u_long PASCAL FAR htonl( u_long hostlong);hostlong:主机字节顺序表达的32位数。
注释:本函数将一个32位数从主机字节顺序转换成网络字节顺序。
返回值:htonl()返回一个网络字节顺序的值。
inet_ntoa()简述:将网络地址转换成“.”点隔的字符串格式。
#include <winsock.h>char FAR* PASCAL FAR inet_ntoa( struct in_addr in);in:一个表示Internet主机地址的结构。
注释:本函数将一个用in参数所表示的Internet地址结构转换成以“.”间隔的诸如“a.b.c.d”的字符串形式。
请注意inet_ntoa()返回的字符串存放在WINDOWS套接口实现所分配的内存中。
应用程序不应假设该内存是如何分配的。
在同一个线程的下一个WINDOWS套接口调用前,数据将保证是有效。
返回值:若无错误发生,inet_ntoa()返回一个字符指针。
否则的话,返回NULL。
其中的数据应在下一个WINDOWS套接口调用前复制出来。
网络中传输的数据有的和本地字节存储顺序一致,而有的则截然不同,为了数据的一致性,就要把本地的数据转换成网络上使用的格式,然后发送出去,接收的时候也是一样的,经过转换然后才去使用这些数据,基本的库函数中提供了这样的可以进行字节转换的函数,如和htons( ) htonl( ) ntohs( ) ntohl( ),这里n表示network,h表示host,htons( ) htonl( )用于本地字节向网络字节转换的场合,s表示short,即对2字节操作,l表示long即对4字节操作。
同样ntohs( )ntohl( )用于网络字节向本地格式转换的场合。