我们在计算机中存储数据时，数据是如何组织和表示的是一个重要的问题。其中一个关键概念是 大小端存储模式（Endianness），它描述了多字节数据在内存中的存储方式。本文将介绍大小端存储模式的原理、应用和区别。

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什么是大小端存储模式？

大小端存储模式指的是 多字节数据在内存中的存储顺序。具体而言，其决定了一个多字节数据的高位字节和低位字节的存放顺序。
在计算机中，最小的单位是字节（Byte），而多字节数据（如整数、浮点数等）需要由多个字节来表示。

• 大端存储模式（Big Endian）：高位字节存放在低地址，低位字节存放在高地址。
• 小端存储模式（Little Endian）：高位字节存放在高地址，低位字节存放在低地址。

为了更好地理解这个概念，我们以一个16位整数值 0x1234 为例来说明。

在大端存储模式下，高位字节 0x11 存储在低地址，低位字节 0x22 存储在高地址（依次类推）。内存中的存储顺序如下：

而在小端存储模式下，高位字节 0x11 存储在高地址，低位字节 0x22 存储在低地址。内存中的存储顺序如下：

代码举例 在不同的大小端存储方式下，对同一整数进行存储和读取的结果不同：

int main() 
{
	// 代码可以判断 机器的大小端模式
    int x = 0x12345678;
    char *p = (char *)&x;
    printf("x = 0x%x\n", x);
    printf("p[0] = 0x%x, p[1] = 0x%x, p[2] = 0x%x, p[3] = 0x%x\n", p[0], p[1], p[2], p[3]);
    return 0;
}

在大端存储中，输出结果为：

x = 0x12345678
p[0] = 0x12, p[1] = 0x34, p[2] = 0x56, p[3] = 0x78

而在小端存储中，输出结果为：

x = 0x12345678
p[0] = 0x78, p[1] = 0x56, p[2] = 0x34, p[3] = 0x12

可以看到，在大端存储中，整数的高位字节存储在低地址，低位字节存储在高地址，而在小端存储中，情况则相反。 因此，在不同的大小端存储方式下，对同一整数进行存储和读取的结果不同。

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大小端存储模式的应用（了解）

大小端存储模式在计算机系统中有广泛的应用。以下是一些常见的应用场景：

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1. 网络通信

在网络通信中，不同的计算机可能采用不同的存储模式。为了确保数据在网络上正确传输，通常需要进行字节序转换。发送方将数据从主机字节序（通常是本地字节序）转换为网络字节序（大端字节序），接收方再将数据从网络字节序转换回主机字节序。

2. 文件格式

某些文件格式（如图像、音频、视频等）可能要求以特定的字节序存储数据。在读取或写入这些文件时，需要根据文件格式规范来处理字节序，以确保数据的正确解析和兼容性。

3. 处理器架构

不同的处理器架构可能采用不同的存储模式。例如，x86 架构通常采用小端存储模式，而 PowerPC 和 ARM 架构通常采用大端存储模式。在开发跨平台应用程序时，需要注意处理字节序的差异，以确保程序在不同架构上的正确运行。

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大小端 在应用上的区别（了解）

大小端存储模式在数据表示上存在一些区别。以下是一些常见的区别：

• 字节访问 ：大端存储下，直接访问一个多字节数据的任意字节时，需要进行地址计算；而小端存储下，直接访问最低有效字节的地址即可。
• 网络传输 ：网络通信中常使用大端字节序，因此在进行网络数据传输时，需要进行字节序转换。
• 指针操作 ：由于指针是按照字节进行递增或递减的，因此在涉及指针操作的场景中，大小端存储模式可能会导致不同的结果。

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大小端 例题

看下面一个有关联合体的题目：

判断下面程序的输出结果：（x86下,小端存储）

A) 3839     B) 3938    C) 380039     D)不确定

#include<stdio.h>
int main()
{
    union
    {
        short k;
        char i[2];
    }*s, a;
    s = &a;
    s->i[0] = 0x39;
    s->i[1] = 0x38;
    printf(“%x\n”,a.k);
    return 0;
}

题目解释如下：

1. 代码中定义了一个联合体类型union，包含一个short类型变量k和一个char类型数组i[2]。联合体的成员共享同一块内存空间，即k和i[2]使用相同的内存位置。
2. 通过s指针访问联合体的char数组 i[]，并分别赋值为0x39和0x38
3. 由于short和char共用两个字节，对i[]进行修改也会对k进行修改。
4. 根据对数组元素的赋值，可以知道0x39为低地址，0x38为高地址，则打印出k为3839。

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总结

1. 大小端存储模式描述了多字节数据在内存中的存储顺序。
2. 大端存储模式将高位字节存放在低地址，小端存储模式将高位字节存放在高地址。
3. 大小端存储模式在网络通信、文件格式和处理器架构等方面有广泛的应用。
4. 了解大小端存储模式的原理和区别对于开发和调试计算机系统非常重要，尤其是在处理跨平台数据交互时。