【数据存储】大端存储||小端存储(超详细解析,小白一看就懂!!!)

2024-03-05 18:44

本文主要是介绍【数据存储】大端存储||小端存储(超详细解析,小白一看就懂!!!),希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

目录

一、前言

二、什么是低地址、高地址 ?

三、什么是数据的高位和低位 ?

 四、什么是大小端存储?

🍉 小端存储详解

 🍒 大端存储详解

五、为什么会有大小端存储?

 🍍大端存储的优点

🥝小端存储的缺点 

 六、实例详解

 七、面试题

八、共勉 


一、前言

        大小端存储是计算机存储的一个设计概念,涉及了高地址和低地址数据的高位和低位等概念,所以在理解大小端存储之前,需要知道什么是高地址和低地址,什么是数据的高位和低位,这样才能更好的理解大小端存储。

二、什么是低地址、高地址 ?

为了便于管理存储地址,给地址进行编号,值较大的地址是高地址,值较小的地址是低地址 

 ✨注意:计算机读数据永远是从低地址开始的!!!

三、什么是数据的高位和低位 ?

数据的高位是数据的左边位置的数,数据的低位是数据右边位置的数数据的高位和低位又称高字节和低字节。

 四、什么是大小端存储?

大端存储,是将数据的低位字节放到高地址处,高位字节放到低地址处。

小端存储,是将数据的低位字节放到低地址处,高位字节放到高地址处。

大端存储和小端存储的区别是,低位字节放在高地址还是什么是低地址?大端存储的特点是低位字节存放在高地址,小端存储的特点是低位字节存放在低地址,这样可以方便记忆。

🍉 小端存储详解

数据的低位放在低地址空间,数据的高位放在高地址空间
简记:小端就是低位对应低地址,高位对应高地址

 图例1:存放二进制数:1011-0100-1111-0110-1000-1100-0001-0101

 注意注意:我们在存放的时候是以一个存储单元为单位来存放,存储单元内部不需要再转变顺序啦!!

 注意一定一定是从低地址读起!!!我们知道这是小端存储,所以在读出来的时候会从低位开始放!!!


 图例2:存放十六进制数:2AB93584FE1C

       十六进制数每一位转化为二进制就是4位:2对应0010,A对应1010,以此类推。所以在存放的时候两个十六进制位就占用一个存储单元

  注意注意:一个字节为一个存储单元

 注意注意:计算机读数据永远是从低地址开始的!!!

 🍒 大端存储详解

 数据的高位放在低地址空间,数据的低位放在高地址空间

 简记:大端就是低位对应高地址,高位对应低地址

  图例1:存放二进制数:1011-0100-1111-0110-1000-1100-0001-0101

   读取数据:注意仍然是从低地址开始读,我们知道这是大端模式,当我们从0号地址读到1011-0100时,我们知道它是高位,所以放到高位的位置上去


 图例2:存放十六进制数:2A-B9-35-84-FE-1C

 读取数据:注意从低地址开始读取,读到的从高地址开始放!!!

五、为什么会有大小端存储?

 为什么会有大小端模式之分呢?
        这是因为在计算机系统中,我们是以字节为单位的,每个地址单元都对应着一个字节,一个字节为8 bit。但是在C语言中除了8 bit的char之外,还有16 bit的short型,32 bit的long型(要看具体的编译器)。
        另外,对于位数大于8位的处理器,例如16位或者32位的处理器,由于寄存器宽度大于一个字节,那么必然存在着一个如何将多个字节安排的问题。因此就导致了大端存储模式和小端存储模式。

 ⭐例如:一个 16bit 的 short 型 x ,在内存中的地址为 0x0010 , x 的值为 0x1122 ,那么 0x11                      为高字节, 0x22 为低字节。
    对于大端模式,就将 0x11 放在低地址中,即 0x0010 中, 0x22 放在高地址中,即 0x0011 中。
           小端模式,刚好相反。

       我们常用的 X86 结构是小端模式,而 KEIL C51 则为大端模式。很多的ARM,DSP都为小端模式。有些ARM处理器还可以由硬件来选择是大端模式还是小端模式。

 🍍大端存储的优点

符号位在所表示的数据的内存的第一个字节中,便于快速判断数据的正负和大小 

🥝小端存储的缺点 

 1.CPU做数值运算时从内存中按顺序依次从低位到高位取数据进行运算,直到最后刷新最高位的符号位,这样的运算方式会更高效

2.内存的低地址处存放低字节,所以在强制转换数据时不需要调整字节的内容

 六、实例详解

#include<stdio.h>
int main()
{int a = 0x11223344;short b = 0x5566;return 0;
}

我们先来看16进制的数据0x112233440x5566
我们知道,1个十六进制位是4个bit位,2个十六进制位就是8个bit位,也就是1个字节,那0x11223344是8个十六进制位,也就是4个字节,0x5566就是2个字节。a和b都是大于1个字节,放在内存中就有存储先后的问题。-----  大小端存储
那么具体怎么布局的呢,我们以0x11223344和0x5566为例来看看。

 以下编译器为vs2022
a的内存:

 b的内存:

 比如a我们可以看到,数据在内存中是顺着存的,即数据的低位保存在内存的低地址中,b同理,说明这个编译器里的存储模式为小端存储模式
我们同时也可以看到,整型数据在内存中存储,是以字节为单位在布局它的顺序的。

 七、面试题

 百度2015年系统工程师笔试题:
 请简述大端字节序和小端字节序的概念,设计一个小程序来判断当前机器的字节序。(10分)

 以刚才的0x11223344为例,如果是大端存储模式,那第一个字节里存放的就是11;如果是小端存储模式,那第一个字节里存放的就是44。
我们换一组简单的数据来表示
int a=1;//即0x00000001
如果按照大端存储模式,第一个字节里存的是00

 如果按照小端存储模式,第一个字节里存的就是01

 我们知道,如果我们拿到一个整型的地址,即指针的类型为int*,对它进行解引用,那么就向后访问4个字节,如果指针的类型是char*类型的话,那么就只用访问一个字节。
按这个思路,我们用代码来实现一下

int main()
{int a = 1;// 注意 :读取数据永远都是从低地址开始//此时*p取出的就是第一个字节里的数据 ----- 低地址的数据char* p = (char*)&a;if (*p == 1){printf("小端\n");}else{printf("大端\n");}return 0;
}

 先来看这行代码char* p=(char*)&a;
&a的类型本来应该是int*,但我们要利用char*指针,所以对&a强制类型转换。
if (*p == 1)这行,此时*p取出的就是第一个字节里的数据。如果取出的是1,说明是小端存储,如果取出的是0,说明是大端存储。

八、共勉 

以下就是我对【数据存储】大端存储||小端存储的理解,如果有不懂和发现问题的小伙伴,请在评论区说出来哦,同时我还会继续更新对结构体内存对齐的理解,请持续关注我哦!!!!!    

 

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