C语言大小端模式、判断大小端、大小端转换方法详解_开发_开发者

1. 什么是大端和小端

对于一个存储空间大于 1 个字节的数据，在内存中有两种存储模式，

大端模式 (big-endian)：数据的高字节在内存的低地址存放，数据的低字节在内存的高地址存放

小端模式 (little-endian)：数据的高字节在内存的高地址存放，数据的低字节在内存的低地址存放

简单记忆：

大端模式：大高低

小端模式：小低低

比如，比如数字：0x12345678，大小端存储模式如下：

C语言大小端模式、判断大小端、大小端转换方法详解

2.为什么会存在大小端的问题

在 C 语言中，有占 1 个字节内存空间的 char 类型，占 2 个字节内存空间的 short int 类型，以及占 4 个字节内存空间的 int，double 类型和占 8 个字节内存空间的 double 类型等等，那么对于大于 1 个字节空间的数据类型的数据在内存中存储时，就必然产生一个数据在内存中应该将其低字节数据安排php在内存的低地址还是高地址呢？，对这个问题做的不同选择，就形成了大小端问题。

3. 判断主机字节序 (主机大小端)

3.1 使用联合体 (union)

联合体的每一个成员共用一个内存地址，修改其中一个成员的数据，可能会影响其它成员的数据的值。比如以下联合体，成本变量 i 和 c 的内存地址是相同的，它的内存分布示意图为

	union {
		int i;
		char c;
	}un;	// 匿名联合体

C语言大小端模式、判断大小端、大小端转换方法详解

#include <stdio.h>

int is_little_endian() {
	union {
		int i;
		char c;
	}un;	// 匿名联合体
	un.i = 1;	

	return un.c;	// 小端：返回 1，说明数据的低字节在内存的低地址存放
					// 大端：返回 0，说明数据的低字节在内存的高地址存放
}

int main() {
	if (is_little_endian())
		printf("little-endian\n");
	else
		printf("big-endian\n");

	return 0;
}

3.2 使用指针

#include <stdio.h>

int is_little_endian() {
	int i = 1;

	// 等同于 char* p = (char*)&i; return *p;
	return *(char*)&i;	// 小端：返回 1，说明数据的低字节在内存的低地址存放
						// 大端：返回 0，说明数据的低字节在内存的高地址存放
}

int main() {
	if (is_little_endian())
		printf("little-endian\n");
	else
		printf("big-endian\n");

	return 0;
}

3.3 强制转为 char 类型法

#include <stdio.h>

int is_little_endian() {
	int i = 1;

	// (char)i : 强转为 char 类型，实际就是取 i 在内存中第一个字节的数据
	return (char)i;	// 小端：返回 1，说明数据的低字节在内存的低地址存放
					// 大端：返回 0，说明数据的低字节在内存的高地址存放
}

int main() {
	if (is_little_endian())
		printf("little-endian\n");
	else
		printf(javascript"big-endian\n");

	return 0;
}

4. 大小端转换

1. 编写大小端转化函数，并打印本机字节序下的数字：0x11223344，分别在小端模式和大端模式下是什么数据。

#include <stdio.h>

int is_little_endian();
int to_opposite_endian(int data);
int to_big_endian(int data);
int to_little_endian(int data);

int main() {
	int i = 0x11223344;
	printf("little_endian:	%x\n", to_little_endian(i));
	printf("big_endian:	%x\n", to_big_endian(i));

	return 0;
}

int is_little_endian() {
	int i = 1;

	return (char)i;	// 小端：返回 1，大端：返回 0
}

// 大小端转换
int to_opposite_endian(int data) {
	int size = sizeof(data);
	int des = 0;		// 目标数据
	int mask = 0xff;	// 掩码
	int temp;

	for (int i = 0; i < size; i++) {
		des = des << 8;			// 左移8位
		temp = data & mask;		// 取值
		temp = temp >> i * 8;	// 移到低8位
		des |= temp;
		mask = mask << 8;		// 掩码左移8位，为下一次取数据用
	}

	return des;
}

int to_big_endian(int data) {
	if (!is_little_endian())	// 大端
		return data;

	return to_opposite_endian(data);
}

int to_little_endian(int data) {
	if (is_little_endian())	// 小端
		return data;

	return to_opposite_endian(data);
}

C语言大小端模式、判断大小端、大小端转换方法详解

2. 在网络编程中，可以使用 htonl, htons, ntohl, ntohs 等函数

htonl(uint32_t hostlong) // host to network long，32位无符号整型的主机字节序转成网络字节序
htons(uint16_t hostshort) // host to network short，16位无符号短整型的主机字节序转成网络字节序
ntohl(uint32_t netlong) // network to host long，32位无符号整型的网络字节序转成主机字节顺序的
ntohs(uint16_t netshort) //1编程客栈6位无符号短整型的网络字节序转成主机字节序

网络字节序：大端模式(big-endian)，即数据的高字节在内存的高地址存放，数据的低字节在内存的低地址存放。

附：大小端转换函数

直接通过对地址的操作来实现传入的变量为32位的变量

中间变量ptr是传入变量的地址

vandroidoid swap16(void * p)
{
   uint16_t *ptr=p;
   uint16_t x = *ptr;
   x = (x << 8) | (x >> 8);

   *ptr=x;
}

void swap32(void * p)
{
   uint32_t *ptr=p;
   uint32_t x = *ptr;
   x = (x << 16) | (x >> 16);
   x = ((x & 0x00FF00FF) << 8) | ((x >> 8) & 0x00FF00FF);

   *ptr=x;
}

void swap64(void * p)
{
   uint64_t *ptr=p;
   uint64_t x = *ptr;
   x = (x << 32) | (x >> 32);
   x = ((x & 0x0000FFFF0000FFFF) << 16) | ((x >> 16) & 0x0000FFFF0000FFFF);
   x = ((x & 0x00FF00FF00FF00FF) << 8) | ((x >> 8) & 0x00FF00FF00FF00FF);

   *ptr=x;
}