理解大端字节和小端字节

转发来自http://www.ruanyifeng.com/blog/2016/11/byte-order.html



1.



计算机硬件有两种储存数据的方式：大端字节序（big endian）和小端字节序（little endian）。



举例来说，数值0x2211使用两个字节储存：高位字节是0x22，低位字节是0x11。



* 大端字节序：高位字节在前，低位字节在后，这是人类读写数值的方法。

* 小端字节序：低位字节在前，高位字节在后，即以0x1122形式储存。





同理，0x1234567的大端字节序和小端字节序的写法如下图。





2.



我一直不理解，为什么要有字节序，每次读写都要区分，多麻烦！统一使用大端字节序，不是更方便吗？



上周，我读到了一篇文章，解答了所有的疑问。而且，我发现原来的理解是错的，字节序其实很简单。



3.



首先，为什么会有小端字节序？



答案是，计算机电路先处理低位字节，效率比较高，因为计算都是从低位开始的。所以，计算机的内部处理都是小端字节序。



但是，人类还是习惯读写大端字节序。所以，除了计算机的内部处理，其他的场合几乎都是大端字节序，比如网络传输和文件储存。



4.



计算机处理字节序的时候，不知道什么是高位字节，什么是低位字节。它只知道按顺序读取字节，先读第一个字节，再读第二个字节。



如果是大端字节序，先读到的就是高位字节，后读到的就是低位字节。小端字节序正好相反。



理解这一点，才能理解计算机如何处理字节序。



5.



字节序的处理，就是一句话：



"只有读取的时候，才必须区分字节序，其他情况都不用考虑。"



处理器读取外部数据的时候，必须知道数据的字节序，将其转成正确的值。然后，就正常使用这个值，完全不用再考虑字节序。



即使是向外部设备写入数据，也不用考虑字节序，正常写入一个值即可。外部设备会自己处理字节序的问题。



6.



举例来说，处理器读入一个16位整数。如果是大端字节序，就按下面的方式转成值。



```



x = buf[offset] * 256 + buf[offset+1];



```



上面代码中，buf是整个数据块在内存中的起始地址，offset是当前正在读取的位置。第一个字节乘以256，再加上第二个字节，就是大端字节序的值，这个式子可以用逻辑运算符改写。



```



x = buf[offset]<<8 | buf[offset+1];



```



上面代码中，第一个字节左移8位（即后面添8个0），然后再与第二个字节进行或运算。



如果是小端字节序，用下面的公式转成值。



```



x = buf[offset+1] * 256 + buf[offset];



```



32位整数的求值公式也是一样的。



```



/ 大端字节序 /

i = (data[3]<<0) | (data[2]<<8) | (data[1]<<16) | (data[0]<<24);



/ 小端字节序 /

i = (data[0]<<0) | (data[1]<<8) | (data[2]<<16) | (data[3]<<24);

```