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字节序
2018-09-15 20:00:05 +0800
计算机系统

In Short

计算机系统中字节序有两种:

  1. 大端 big-endian
  2. 小端 little-endian

传闻这两个词是从《格列佛游记》中人们吃鸡蛋是先从哪一端吃起而引起无数的战争而延伸而来的,有强烈的讽刺意味。对于是小端或大端不同处理器制造商、操作系统开发商有不同的理解,两个派别都有各自忠实的拥趸。Intel 的字节序是小端,Sun Solaris 操作系统的字节序是大端,网络中字节序是大端,JVM 的字节序是大端。

Main

直接使用 TCP 进行数据传输时,每收到一个 4-byte 数字都需要去进行网络序到主机序的转换,发送数据时又要进行主机序到网络序的转换,每次写类似转换代码的时都想为什么不统一字节序呢,这样能省多少麻烦,当今社会对网络依赖程度高,浪费在字节序转换的资源(CPU、时间、能源)也是一个不小的数字。好消息是几乎每个编程语言都有对网络请求都要良好的封装,甚至不需要程序员考虑字节序方面的问题。

假设 32-bit int x = 0x12345678; char *p = (char *)&x; p = 0x10

big-endian

x 在内存的存储方式:

0x10 0x11 0x12 0x13
0x12 0x34 0x56 0x78

将权重更大的字节放在低地址。

little-endian

x 在内存的存储方式:

0x10 0x11 0x12 0x13
0x78 0x56 0x34 0x12

将权重更小的字节放在高地址。

判断当前主机字节序

在 Unix 上可以直接使用 lscpu 命令,输出关于 CPU 的相关信息:

➜  ~ lscpu
Architecture:          x86_64
CPU op-mode(s):        32-bit, 64-bit
Byte Order:            Little Endian
CPU(s):                8
On-line CPU(s) list:   0-7
Thread(s) per core:    2
Core(s) per socket:    4
Socket(s):             1
NUMA node(s):          1
Vendor ID:             GenuineIntel
CPU family:            6
Model:                 60
Model name:            Intel(R) Core(TM) i7-4710MQ CPU @ 2.50GHz
Stepping:              3
CPU MHz:               1127.050
CPU max MHz:           3500.0000
CPU min MHz:           800.0000
BogoMIPS:              4988.52
Virtualization:        VT-x
L1d cache:             32K
L1i cache:             32K
L2 cache:              256K
L3 cache:              6144K
NUMA node0 CPU(s):     0-7
Flags:                 fpu vme de pse tsc msr pae mce cx8 apic sep mtrr pge mca cmov pat pse36 clflush dts acpi mmx fxsr sse sse2 ss ht tm pbe syscall nx pdpe1gb rdtscp lm constant_tsc arch_perfmon pebs bts rep_good nopl xtopology nonstop_tsc cpuid aperfmperf pni pclmulqdq dtes64 monitor ds_cpl vmx est tm2 ssse3 sdbg fma cx16 xtpr pdcm pcid sse4_1 sse4_2 movbe popcnt tsc_deadline_timer aes xsave avx f16c rdrand lahf_lm abm cpuid_fault epb invpcid_single pti ssbd ibrs ibpb stibp tpr_shadow vnmi flexpriority ept vpid fsgsbase tsc_adjust bmi1 avx2 smep bmi2 erms invpcid xsaveopt dtherm ida arat pln pts flush_l1d

或者使用编程语言自带的接口,比如 Python 可以通过查看变量 sys.byteorder 查看。

要不写代码判断?

C 语言中,取一个变量的地址总是指向变量所在地址的起始。如上例中,变量 x 所在的内存:0x10 0x11 0x12 0x13char *p = &x;,则 p = 0x10。

#include <stdio.h>

int main() {
    int x = 1;
    char *p = (char *)&x;
    if (*(p) & 0xff) {
        printf("little-endian");
    } else {
        printf("big-endian");
    }
    return 0;
}

编译链接命令:

gcc test.c -o test

命令输出可执行程序 test,命令行输入:./test 运行。

End

  • 大端存储:低位地址 存储 数字高位
  • 小端存储:低位地址 存储 数字低位