大小端模式和位域详解（转载）

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）。 

 

地址偏移	大端模式	小端模式
0x00	12（OP0）	78（OP3）
0x01	34（OP1）	56（OP2）
0x02	56（OP2）	34（OP1）
0x03	78（OP3）	12（OP0）

 

小端：较高的有效字节存放在较高的的存储器地址，较低的有效字节存放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。 

 

地址偏移	大端模式	小端模式
0x00	12（OP0）	34（OP1）
0x01	34（OP1）	12（OP0）

 

由上表所知，采用大小模式对数据进行存放的主要区别在于在存放的字节顺序，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。这一现象为系统的软硬件设计带来了不小的麻烦，这要求系统设计工程师，必须深入理解大端和小端模式的差别。大端与小端模式的差别体现在一个处理器的寄存器，指令集，系统总线等各个层次中。

【用函数判断系统是Big Endian还是Little Endian】

//如果字节序为big-endian，返回true;
//反之为   little-endian，返回false

bool IsBig_Endian()
{
    unsigned short test = 0x1234;
    if(*( (unsigned char*) &test ) == 0x12)
       return TRUE;
   else
       return FALSE;

 

}//IsBig_Endian()

 

附:

　　大小端的分度值是 byte，即每一个byte都是按照正常顺序，但是byte组装成一个int 或者是 long等时每个byte的摆放位置不同

 

位域：

　　在计算机中是采用二进制0和1来表示数据的，每一个0或者1占用1位（bit）存储空间，8位组成一个字节（byte），为计算机中数据类型的最小单位，如char在32bit系统中占用一个字节。但是正如我们知道的，有时候程序中的数据可能并不需要这么的字节，比如一个开关的状态，只有开和关，用1和0分 别替代就可以表示。此时开关的状态只需要一位存储空间就可以满足要求。如果用一个字节来存储，显然浪费了另外的7位存储空间。所以在C语言中就有了位段 （有的也叫位域，其实是一个东西）这个概念。具体的语法就是在变量名字后面，加上冒号(:)和指定的存储空间的位数。具体的定义语法如下：

 

struct 位段名称    
{       
   位段数据类型   位段变量名称 : 位段长度;
   .......     
}   

//实例   
struct Node  
{  
   char a:2;  
   double i;  
   int c:4;  
}node;

 

　　其实定义很简单，上面示例的意义是，定义一个char变量a，占用 2位存储空间，一个double变量i，以及一个占用4位存储的int变量c。请注意这里改变了变量本来占用字节的大小,并不是我们常规定义的一个int 变量占用4个字节，一个char变量占用1一个字节。在实际的运行环境中运行，由于内存字节对齐，得到sizeof(node) = 24。关于内存字节对齐在“失落的C语言结构体封装艺术”已经讲过。