Big Endian 和 Little Endian
Peter Lee 2008-04-20
一、字節(jié)序
來(lái)自：
http://ayazh.gjjblog.com/archives/1058846/談到字節(jié)序的問(wèn)題，必然牽涉到兩大CPU派系。那就是Motorola的PowerPC系列CPU和Intel的x86系列CPU。PowerPC系列采用big endian方式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，而x86系列則采用little endian方式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。那么究竟什么是big endian，什么又是little endian呢？
其實(shí)big endian是指低地址存放最高有效字節(jié)（MSB），而little endian則是低地址存放最低有效字節(jié)（LSB）。
用文字說(shuō)明可能比較抽象，下面用圖像加以說(shuō)明。比如數(shù)字0x12345678在兩種不同字節(jié)序CPU中的存儲(chǔ)順序如下所示：
Big Endian
低地址 高地址
----------------------------------------->
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| 12 | 34 | 56 | 78 |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
Little Endian
低地址 高地址
----------------------------------------->
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| 78 | 56 | 34 | 12 |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
從上面兩圖可以看出，采用big endian方式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)是符合我們?nèi)祟?lèi)的思維習(xí)慣的。而little endian，!@#$%^&*，見(jiàn)鬼去吧 -_-|||
為什么要注意字節(jié)序的問(wèn)題呢？你可能這么問(wèn)。當(dāng)然，如果你寫(xiě)的程序只在單機(jī)環(huán)境下面運(yùn)行，并且不和別人的程序打交道，那么你完全可以忽略字節(jié)序的存在。但是，如果你的程序要跟別人的程序產(chǎn)生交互呢？在這里我想說(shuō)說(shuō)兩種語(yǔ)言。C/C++語(yǔ)言編寫(xiě)的程序里數(shù)據(jù)存儲(chǔ)順序是跟編譯平臺(tái)所在的CPU相關(guān)的，而JAVA編寫(xiě)的程序則唯一采用big endian方式來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。試想，如果你用C/C++語(yǔ)言在x86平臺(tái)下編寫(xiě)的程序跟別人的JAVA程序互通時(shí)會(huì)產(chǎn)生什么結(jié)果？就拿上面的0x12345678來(lái)說(shuō)，你的程序傳遞給別人的一個(gè)數(shù)據(jù)，將指向0x12345678的指針傳給了JAVA程序，由于JAVA采取big endian方式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，很自然的它會(huì)將你的數(shù)據(jù)翻譯為0x78563412。什么？竟然變成另外一個(gè)數(shù)字了？是的，就是這種后果。因此，在你的C程序傳給JAVA程序之前有必要進(jìn)行字節(jié)序的轉(zhuǎn)換工作。
無(wú)獨(dú)有偶，所有網(wǎng)絡(luò)協(xié)議也都是采用big endian的方式來(lái)傳輸數(shù)據(jù)的。所以有時(shí)我們也會(huì)把big endian方式稱之為網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序。當(dāng)兩臺(tái)采用不同字節(jié)序的主機(jī)通信時(shí)，在發(fā)送數(shù)據(jù)之前都必須經(jīng)過(guò)字節(jié)序的轉(zhuǎn)換成為網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序后再進(jìn)行傳輸。ANSI C中提供了下面四個(gè)轉(zhuǎn)換字節(jié)序的宏。
big endian：最高字節(jié)在地址最低位，最低字節(jié)在地址最高位，依次排列。
little endian：最低字節(jié)在最低位，最高字節(jié)在最高位，反序排列。
endian指的是當(dāng)物理上的最小單元比邏輯上的最小單元小時(shí)，邏輯到物理的單元排布關(guān)系。咱們接觸到的物理單元最小都是byte，在通信領(lǐng)域中，這里往往是bit，不過(guò)原理也是類(lèi)似的。
一個(gè)例子：
如果我們將0x1234abcd寫(xiě)入到以0x0000開(kāi)始的內(nèi)存中，則結(jié)果為
big-endian little-endian
0x0000 0x12 0xcd
0x0001 0x34 0xab
0x0002 0xab 0x34
0x0003 0xcd 0x12
目前應(yīng)該little endian是主流，因?yàn)樵跀?shù)據(jù)類(lèi)型轉(zhuǎn)換的時(shí)候（尤其是指針轉(zhuǎn)換）不用考慮地址問(wèn)題。
二、Big Endian 和 Little Endian名詞的由來(lái)
這兩個(gè)術(shù)語(yǔ)來(lái)自于 Jonathan Swift 的《《格利佛游記》其中交戰(zhàn)的兩個(gè)派別無(wú)法就應(yīng)該從哪一端－－小端還是大端－－打開(kāi)一個(gè)半熟的雞蛋達(dá)成一致。：）
“endian”這個(gè)詞出自《格列佛游記》。小人國(guó)的內(nèi)戰(zhàn)就源于吃雞蛋時(shí)是究竟從大頭(Big-Endian)敲開(kāi)還是從小頭(Little-Endian)敲開(kāi)，由此曾發(fā)生過(guò)六次叛亂，其中一個(gè)皇帝送了命，另一個(gè)丟了王位。
我們一般將endian翻譯成“字節(jié)序”，將big endian和little endian稱作“大尾”和“小尾”。
在那個(gè)時(shí)代，Swift是在諷刺英國(guó)和法國(guó)之間的持續(xù)沖突，Danny Cohen，一位網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的早期開(kāi)創(chuàng)者，第一次使用這兩個(gè)術(shù)語(yǔ)來(lái)指代字節(jié)順序，后來(lái)這個(gè)術(shù)語(yǔ)被廣泛接納了
三、Big Endian 和 Little Endian優(yōu)劣
來(lái)自：Dr. William T. Verts, April 19, 1996
Big Endian
判別一個(gè)數(shù)的正負(fù)很容易，只要取offset0處的一個(gè)字節(jié)就能確認(rèn)。
Little Endian
長(zhǎng)度為1，2，4字節(jié)的數(shù)，排列方式都是一樣的，數(shù)據(jù)類(lèi)型轉(zhuǎn)換非常方便。
四、一些常見(jiàn)文件的字節(jié)序
來(lái)自：Dr. William T. Verts, April 19, 1996
Common file formats and their endian order are as follows:
Adobe Photoshop -- Big Endian
BMP (Windows and OS/2 Bitmaps) -- Little Endian
DXF (AutoCad) -- Variable
GIF -- Little Endian
IMG (GEM Raster) -- Big Endian
JPEG -- Big Endian
FLI (Autodesk Animator) -- Little Endian
MacPaint -- Big Endian
PCX (PC Paintbrush) -- Little Endian
PostScript -- Not Applicable (text!)
POV (Persistence of Vision ray-tracer) -- Not Applicable (text!)
QTM (Quicktime Movies) -- Little Endian (on a Mac!) （PeterLee注Big Endian in my opinion）
Microsoft RIFF (.WAV & .AVI) -- Both
Microsoft RTF (Rich Text Format) -- Little Endian
SGI (Silicon Graphics) -- Big Endian
Sun Raster -- Big Endian
TGA (Targa) -- Little Endian
TIFF -- Both, Endian identifier encoded into file
WPG (WordPerfect Graphics Metafile) -- Big Endian (on a PC!)
XWD (X Window Dump) -- Both, Endian identifier encoded into file
五、比特序
來(lái)自：
http://ayazh.gjjblog.com/archives/1058846/我在8月9號(hào)的《Big Endian和Little Endian》一文中談了字節(jié)序的問(wèn)題。可是有朋友仍然會(huì)問(wèn)，CPU存儲(chǔ)一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)時(shí)其字節(jié)內(nèi)的8個(gè)比特之間的順序是否也有big endian和little endian之分？或者說(shuō)是否有比特序的不同？
實(shí)際上，這個(gè)比特序是同樣存在的。下面以數(shù)字0xB4（10110100）用圖加以說(shuō)明。
Big Endian
msb lsb
---------------------------------------------->
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
Little Endian
lsb msb
---------------------------------------------->
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
實(shí)際上，由于CPU存儲(chǔ)數(shù)據(jù)操作的最小單位是一個(gè)字節(jié)，其內(nèi)部的比特序是什么樣對(duì)我們的程序來(lái)說(shuō)是一個(gè)黑盒子。也就是說(shuō)，你給我一個(gè)指向0xB4這個(gè)數(shù)的指針，對(duì)于big endian方式的CPU來(lái)說(shuō)，它是從左往右依次讀取這個(gè)數(shù)的8個(gè)比特；而對(duì)于little endian方式的CPU來(lái)說(shuō)，則正好相反，是從右往左依次讀取這個(gè)數(shù)的8個(gè)比特。而我們的程序通過(guò)這個(gè)指針訪問(wèn)后得到的數(shù)就是0xB4，字節(jié)內(nèi)部的比特序?qū)τ诔绦騺?lái)說(shuō)是不可見(jiàn)的，其實(shí)這點(diǎn)對(duì)于單機(jī)上的字節(jié)序來(lái)說(shuō)也是一樣的。
那可能有人又會(huì)問(wèn)，如果是網(wǎng)絡(luò)傳輸呢？會(huì)不會(huì)出問(wèn)題？是不是也要通過(guò)什么函數(shù)轉(zhuǎn)換一下比特序？嗯，這個(gè)問(wèn)題提得很好。假設(shè)little endian方式的CPU要傳給big endian方式CPU一個(gè)字節(jié)的話，其本身在傳輸之前會(huì)在本地就讀出這個(gè)8比特的數(shù)，然后再按照網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序的順序來(lái)傳輸這8個(gè)比特，這樣的話到了接收端不會(huì)出現(xiàn)任何問(wèn)題。而假如要傳輸一個(gè)32比特的數(shù)的話，由于這個(gè)數(shù)在littel endian方存儲(chǔ)時(shí)占了4個(gè)字節(jié)，而網(wǎng)絡(luò)傳輸是以字節(jié)為單位進(jìn)行的，little endian方的CPU讀出第一個(gè)字節(jié)后發(fā)送，實(shí)際上這個(gè)字節(jié)是原數(shù)的LSB，到了接收方反倒成了MSB從而發(fā)生混亂。
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