CPU的大小端模式以及判断方法

喜欢ヅ旅行 2022-05-18 11:08 423阅读 0赞

不同体系结构的CPU，数据在内存中存放的排列顺序是不一样的。

存储器中对数据的存储是以字节（Byte）为基本单位的，因此，字（Word）和半字（Half-Word）在存储器中就有两种次序，分别称为：**大端模式（Big Endian）**和**小端模式（Little Endian）**。

大端存储模式是指字或半字的最高字节（Most Significant Bit，MSB）存放在内存的最低位字节地址上，而字数据的低字节则存放在高地址中。打个比方，有一个字为0x12345678，这个字由4个字节组成，从高位到低位的次序为：0x12，0x34，0x56，0x78。如果把这个字存放在以0x00000000起始的内存中，这个字在内存中的实际存放情况如下表：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 内存地址 </td> 
 <td> 存储的数据（Byte） </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 0x00000000 </td> 
 <td> 0x12 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 0x00000001 </td> 
 <td> 0x34 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 0x00000002 </td> 
 <td> 0x56 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 0x00000003 </td> 
 <td> 0x78 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 0x00000004 </td> 
 <td> …… </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

大端模式的次序就像是我们平时书写的次序，先写大数，后写小数。另外，大端存储次序还广泛运用在TCP/IP协议上，因此又称为**网络字节次序**。

小端存储模式是指字或半字的最低位字节（Lowest Significant Bit，LSB）存放在内存的最低位字节地址上，而字数据的高字节则存放在高地址中。还以0x12345678为例，在小端模式下存储如下表所示：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 内存地址 </td> 
 <td> 存储的数据（Byte） </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 0x00000000 </td> 
 <td> 0x78 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 0x00000001 </td> 
 <td> 0x56 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 0x00000002 </td> 
 <td> 0x34 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 0x00000003 </td> 
 <td> 0x12 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 0x00000004 </td> 
 <td> …… </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

需要注意的几点是：

（1） 数据在寄存器中都是以大端模式次序存放的。

（2） 对于内存中以小端模式存放的数据。CPU存取数成时，小端和大端之间的转换是通过硬件实现的，没有数据加载/存储的开销。

知道了大小端模式的概念，但如果让我们用C语言写段代码判断一个CPU是大端模式还是小端模式应当如何做呢 ？

要用C语言简洁的实现就要用到联合体（union），简单的说union就是一种结构，在union中所有的数据成员共用一个存储空间，在同一时间只能存储其中的一个数据成员，所有的数据成员具相同的起始地址，相对于基地址的偏移量都为0；

采用union来判断，具体代码如下：

int CheckEndian(void)
    {
        union check
        {
            int  i;
            char c;
    
        } Endian;
        Endian.i = 1;
        return (Endian.c == 1);
    }

函数返回0是大端模式，返回1则是小端模式。