大小端转换的原因

1. 原因

这是因为在计算机系统中,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何将多个字节安排的问题。因此就导致了大端存储模式小端存储模式
  例如一个16bit的short型x,在内存中的地址为0x0010,x的值为0x1122,那么0x11为高字节,0x22为低字节。对于大端模式,就将0x11放在低地址中,即0x0010中,0x22放在高地址中,即0x0011中。小端模式,刚好相反。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。

2.那什么是大端和小端

• 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。示例数字0x12 34 56 78在内存中的表示形式:
  内存 低地址 -----------------> 高地址
  0x78 | 0x56 | 0x34 | 0x12 *
  低位子节 -----------------> 高位子节*

• 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。示例数字0x12 34 56 78在内存中的表示形式:
  内存 低地址 -----------------> 高地址
     0x12 | 0x34 | 0x56 | 0x78
  高位子节 -----------------> 低位子节

可见,大端模式和字符串的存储模式类似。但是也有各自的特点:
• 小端模式 :强制转换数据不需要调整字节内容,1、2、4字节的存储方式一样。
• 大端模式 :符号位的判定固定为第一个字节,容易判断正负。

3.转换一致性

image.png

根据上图可以得知只有经过转换的数据才能保持大小端数据的一致性。

4. 转化详情介绍

image.png

注释:
对于大小端的几个结论:
1.char型变量和char型数组没有大小端的区分。
2.需要转化数据类型大于1个字节的数据类型:short,int,枚举,联合体等。

4.1 为什么要进行大小端转化?

简单说一下为什么要进行大小端转化:目前我接触到的,arm是小端,dsp是大端,电脑是小段,网络数据一般为大端,当arm需要和dsp通信的时候就会存在大小端转化的问题,每种芯片为什么选用大小端的由来就不赘述了。

4.2、字节间的大小端转化:

1,举例说明字节间的大小端:
内存中有如下一段数据(unsigned int 型),不同的大小端对这个段数据的理解不同,所以在我们实际工作中,当你查看到内存中的数据时候,首先要清楚这个处理器的大小端,才能理解这段数实际代表的值。


image.png

如果是大端处理器:这段数代表:0x12345678;
如果是小段处理器:这段数代表:0x78563412 ;
内存中有如下一段数据(unsigned short 型):

image.png

如果是大端处理器:这段数代表的值:0x1234;
如果是小段处理器:这段数代表的值:0x3412 ;
在两个不同大小端的处理器之间数据传输,数据再内存的存放顺序并没有变,不同大小端需要解读出通用的值,就需要进行大小端转化。

4.3、在小端处理器下看内存

image.png

4.3、在小端处理器下看内存

小端数据为:0x E4BDB9D7, 现将数据进行翻转看,然后从底地址数据开始读:


image.png

可以看出小端是从底地址的字节的底bit位开始分配。

4.4、在大端处理器下看内存

image.png

image.png
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