判断big endian和little endian的方法

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不同体系的CPU在内存中的数据存储往往存在着差异。例如，Intel的x86系列处理器将低序字节存储在起始地址，而一些RISC架构的处理器，如IBM的370主机使用的PowerPC或Motorola公司生产的CPU，都将高序字节存储在起始位置。这两种不同的存储方式被称为little-endian和big-endian。

little-endian是x86系列CPU的数据存储方式，即将低序的部分存储在前面。而big-endian是将高序部分存储在前面。例如，要存储0xF432，little-endian将以32F4存储，而使用big-endian与此相反，将存储为F432，如图13.2所示。

程序p13.1.c讲解了如何判断系统是使用big-endian还是little-endian实现数据存储的。程序中使用的方法如下所示。

 

图13.2  big-endian与little-endian方式数据存储示例

（1）利用联合的特点。联合中的数据成员是共享存储空间的，所分配的空间为数据成员中最大所需的内存数。程序定义了名为endian_un的联合体，其中包含两个数据成员，一个是short类型的数据成员（在32位系统上，short类型的长度是2字节），一个是字符类型的字符数组，字符数组的元素个数为short类型的字节数。

程序将var赋值为0x0102。由于联合结构的特点，bits字符串数组中同样存储了0x0102这一数值。通过判断字符串中的低位和高位存储的内容，就可以知道系统是little-endian还是big-endian的。

#include

int main(int argc, char **argv)  {          union {            short  s;        char   c[sizeof(short)];      } un;

        un.s = 0x0102;          if (sizeof(short) == 2) {                  if (un.c[0] == 1 && un.c[1] == 2)                          printf("big-endian\n");                  else if (un.c[0] == 2 && un.c[1] == 1)                          printf("little-endian\n");                  else                          printf("unknown\n");          } else                  printf("sizeof(short) = %d\n", sizeof(short));

        exit(0);  }

 

（2）通过强制类型转换实现。程序中通过取flag变量的地址，获得起始空间的存储内容。如果起始空间存储的是数据的低位内容，则表示存储方式为little-endian，否则为big-endian。

程序的具体代码如下：

//使用类型的强制转换实现little-endian与big-endian的判断

int is_little_endian(void)

{

  unsigned short flag=0x4321;

  if (*(unsigned char*)&flag==0x21)

    return 1;

  else

    return 0;

}

使用gcc编译p13.1.c，获得名为p13.1的可执行文件。执行该程序，具体输出如下。可以看到x86系统的内存数据存储方式为little-endian方式。

[program@localhost charter13]$ gcc -o p13.1 p13.1.c 

[program@localhost charter13]$ ./p13.1 

judged by first method, little-endian

judged by second method, little-endian

[program@localhost charter13]$

之所以介绍big-endian和little-endian，是因为这一数据存储方式不仅影响程序在不同硬件平台中的移植，而且在网络编程中也要考虑字节顺序的问题。为了避免兼容性的问题，网络中的数据传输都使用了从高到低的顺序存储方式。因此，如果要将数据从低位字节优先（little-endian）的机器上发往网络，必须首先进行转换。而big-endian的机器是不需要转换的。

Linux系统提供了htons、htonl、ntohs、ntoh这4个函数用于进行字节顺序的转换。其中，h是host的缩写，n表示network。最后一个字符如果是s，表示short类型，如果是l，表示为long类型。4个函数的具体定义如下：
uint32_t htonl(uint32_t hostlong);
uint16_t htons(uint16_t hostshort);
uint32_t ntohl(uint32_t netlong);
uint16_t ntohs(uint16_t netshort);
 
htonl/htons：表示主机字节顺序转换成网络字节顺序，htonl函数和htons函数的区别在于参数长度存在差异。
 
ntohl/ntohs：表示网络字节顺序转换成主机字节顺序，ntohl函数和ntohs函数的区别在于参数长度存在差异。