也談linux中cpu大小端問題

記憶體對齊問題之大小端對齊問題

郝東東寫

所謂的大小端問題，也就是位元組序。處理器（CPU）對記憶體數據操作有兩種模式：讀和寫。這樣，處理器在讀寫一個多位元組記憶體的時候，高位元組是在記憶體的高地址還是低地址就是一個問題，不同的大小端模式可能有不同的結果。

當處理器讀寫指令針對數據不一致的時候就涉及到大小端問題，例如：將0x7654321放入記憶體里，然後在記憶體首地址用單位元組讀取命令，這就涉及到處理器是大端還是小端。對於小端處理器，寫記憶體的時候會將記憶體的低地址處放入數據源的低位元組，在記憶體的高地址處放入數據源的高位元組；大端模式則剛好相反。這個可以參照下麵這個例子：

 1 Char c1,c2,c3,c4;
 2 
 3 Unsigned char *p;
 4 
 5 Unsigned long a=0x76543210;
 6 
 7 P=(unsigned char *)&a;
 8 
 9 C1=*p;
10 
11 C2=*(p+1);
12 
13 C3=*(p+2);
14 
15 C4=*(P+3);

這樣的話，可以輸出這四個值，在小端處理器運行的時候：c1=0x10;c2=0x32;c3=0x54;c4=0x76;這是由於在儲存a的時候，需要4個連續的位元組，小端模式最低的位元組將被放置在記憶體的最低位。0x10被放置在第一個位元組。同理大端模式則相反。C4=0x10;

下麵介紹幾種方法，可以直接判斷我們的電腦是什麼模式儲存數據：第一種方案：利用聯合體。程式如下：

 1 #include<stdio.h>
 2 
 3 #include<stdlib.h>
 4 
 5 int cpu_return()
 6 
 7 {
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 9    union perk
10 
11    {
12 
13       int a;
14 
15       char b;
16 
17    }c;
18 
19    c.a==1;
20 
21    return(c.b==1);
22 
23 }
24 
25  
26 
27 int main()
28 
29 {
30 
31    printf("%d\n",cpu_return());
32 
33 }

返回0則是小端模式，1是大端模式。

第二種方案：構造共用體，用長整型來訪問，依次輸出每個位元組，程式如下：

 1 #include<stdio.h>
 2 
 3 #include<stdlib.h>
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 5 typedef struct byte_4
 6 
 7 {
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 9    unsigned char byte0;
10 
11    unsigned char byte1;
12 
13    unsigned char byte2;
14 
15    unsigned char byte3;
16 
17 }byte4;
18 
19 typedef union data32
20 
21 {
22 
23    unsigned long data;
24 
25    byte4 databyte;
26 
27 }data_32;
28 
29 int main(void)
30 
31 {
32 
33    data_32 a;
34 
35    a.data=0x11223344;
36 
37    printf("databyte(0,1,2,3):(%x,%x,%x,%x)\n",a.databyte.byte0,a.databyte.byte1,a.databyte.byte2,a.databyte.byte3);
38 
39    return 0;
40 
41 }

小端輸出為：databyte(0,1,2,3):(44,33,22,11)

大端輸出為：databyte(0,1,2,3):(11,22,33,44)

第三種方案：直接看最低位儲存的值來判斷：

 1 #include<stdio.h>
 2 
 3 #include<stdlib.h>
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 5 int testcpu()
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 7 {
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 9    unsigned int x=1;
10 
11    if(1==*(unsigned char *)&x)
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13    printf("Little Endian\n");
14 
15    else
16 
17    printf("Big Endian\n");
18 
19    return(1==*(unsigned char *)&x);
20 
21 }
22 
23 int main()
24 
25 {
26 
27    printf("CPU:%d\n",testcpu());
28 
29    return 0;
30 
31 }

小端返回1，大端返回0； 

最後，linux中網路編程中要特別註意大小端問題，因為網路位元組序和本機位元組序通常是需要轉換的，比如判斷一個udp報文是否為dhcp報文，需要將報文中的udp埠進行位元組序轉換，通常調用ntohs去轉換後才可以判斷和賦值。