前言

本文以C語言實現，主要通過例題+說明的模式講解存儲模式：大小端字節序。

對于正整數而言，它的補碼 = 原碼 = 反碼；

對于負整數而言，它的補碼 = 原碼按位取反（就是反碼） + 1；

例如，當語句int a = 500被執行時，內存中會開辟 4字節（即32bit）的空間存儲整數20的二進制補碼（00000000 00000000 0000000111110100）。同時，我們也知道，內存中的每一個存儲單元的大小為 1字節（8bit）。

那么此時問題來了：int a = 500所占的總空間是4字節，然而每一個內存單元只存的下1字節的數據，換句話說，每一個整型數據需要4個存儲單元才能存的下——那么，這4個存儲單元在內存中到底是如何分布的呢？

是像數組一樣，用來存儲數據的4個內存單元彼此之間連續開辟，還是物理空間上其實并不連續、只是解析數據時把4個單元中的數據“拼”到一起，還原出連續的整型數呢？

每一個字節的數據，如何“被安排”存儲空間？

這個問題，本質上是數據在內存中的存儲模式問題。這就關系到我們今天要介紹的重點：大端數據存儲模式或小端數據存儲模式（即大端字節序與小端字節序）。

我們打開編譯器vs2019的內存監視，可以從監視窗口看到數值在內存中的存儲情況（顯示為16進制）。

注意：32位下，

20的16進制補碼為：00 00 00 14

-10的十六進制補碼為：ff ff ff f6

兩個16進制位恰好是一個字節8bit。我們將視圖調整為每行顯示4個字節（即一個int，這樣看得更清晰），于是可以發現，在內存中數據似乎是“倒著存”的。00 00 00 14在內存中的存儲顯示為了14 00 00 00.

事實上，這并不叫做“倒著存”，這正是我們上面提到過的：小端字節序的存儲模式。在閱讀完本文后，我們就能明白。

一、大小端介紹

當一個數值的大小超過 1字節 ，那么它要存到內存中，字節與字節之間就有存儲順序的問題。這個順序稱之為字節序。

以int類型為例。

理論上來說，即使存儲一個int型數據的4個存儲單元不連續，甚至天南海北，只要最終解析時能還原成一個正常的數即可。但是這么做屬實沒有必要：計算機中存儲肯定是采用最便捷的存儲方式，那就是連續存儲，一個整型的4個字節空間挨在一塊兒。

這時要考慮的問題便是，這四個挨在一塊的存儲空間，是由低地址向高地址存儲，還是由高地址向低地址存儲？

1. 大端字節序與小端字節序的概念

小端字節序：把一個數值的低位字節內容存放在低地址處；高位字節內容存放在高地址處。（低位存低地址，高位存高地址）。

大端字節序：把一個數值的低位字節內容存放在高地址處；高位字節內容存放在低地址處。（低位存高地址，高位存低地址）。

例如，要存儲一個十六進制數 0x11223344。該數中右端是低數位，左端是高數位（類比十進制數，十進制數10里面0是個位更低，1是十位更高）。

小端存儲情況如下：

小端存儲模式示意

小端存儲模式下，若取出該int型數據的首地址內容會發現，存的其實是0x44。

而大端存儲情況如下：

大端存儲模式示意

以上就是對大小端存儲模式的理解。

至于實際中如何存儲的，還取決于具體編譯器的選擇。現在大部分的編譯器選擇的是小端存儲模式，也就是我們上面看到的“倒著存”。

這時再參照引言中的例子，應該能對這兩種存儲模式有一個較好的理解了。

2. 為什么會有大小端之分？

這是因為在計算機系統中，我們以字節為單位，每個地址單元都對應著一個字節，一個字節為8 bit 。但是在 C 語言中，除了 8 bit 的 char 之外，還有 16 bit 的 short 型，32 bit 的 long 型（要看具體的編譯器）；另外，對于位數大于 8 位的處理器，例如 16 位或者 32位的處理器，由于寄存器寬度大于一個字節，那么必然存在著一個如何將多個字節安排的問題。因此就導致了大端存儲模式和小端存儲模式。

例如，一個 16bit 的 short 型 x ，在內存中的地址為 0x0010 ， x 的值為 0x1122 ，那么 0x11 為高字節，0x22 為低字節。

對于大端模式，就將 0x11 放在低地址中，即 0x0010 中， 0x22 放在高地址中，即 0x0011 中。 小端模式，剛好相反。我們常用的 X86 結構是小端模式，而 KEIL C51 則為大端模式。很多ARM ， DSP 都為小端模式。有些 ARM 處理器還可以由硬件來選擇是大端模式還是小端模式。

3.一道和字節序相關的例題

題干

在小端機器中，下面代碼輸出的結果是：

#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 0x11223344;
    char *pc = (char*)&a;
    *pc = 0;
    printf("%x\n", a);
    return 0;
}

思路

本題中的數值與我們上面討論的數值一樣，應該不難理解：

1. char*類型的指針變量pc指向的只能指向char類型的空間。如果是非char類型的空間，則必須將該空間的地址強轉為char*類型。

2. char *pc = (char*)&a; pc實際指向的是整形變量a的空間，即指針pc里放的是0x00405090，指向的值即0x44。

3. *pc=0，關鍵一步：究竟是將哪個存儲單元中的值置零了？由首個單元中存儲的內容可知，將0x44位置中內容改為了0。修改完成之后，a中內容為：0x11223300 （數值書寫肯定是高數位在左，低數位在右）

二、如何設計一個小程序判斷當前機器的字節序

百度2015年系統工程師筆試題

題干

請簡述大端字節序和小端字節序的概念，設計一個小程序來判斷當前機器的字節序。（ 10 分）

解題

概念部分同上，在此不再贅述。

代碼部分：

1. 要檢測某一機器是大端還是小端其實并不難，我們可以直接用int類型的1來檢測。

2. 1在內存中的二進制補碼為：00000000000000000000000000000001

也就是說，我們只需要把首個內存單元的值取出來看看是0還是1，就能判斷它是大端還是小端。

因為如果是大端，則“高數位存在低地址”，我們取出最低地址的值，應當是最高數位上的數00000000；而若是小端，則“低數位存在低地址”，依然取出最低地址的值，應當是00000001

依照該思路，有以下代碼：

#include <stdio.h>
int check_sys()
{
     int i = 1;
     return (*(char *)&i);
}
int main()
{
     int ret = check_sys();
     if(ret == 1)
     {
         printf("小端\n");
     }
     else
     {
         printf("大端\n");
     }
    return 0; 
}

當然，也可以用共用體來實現檢查，這是更為便捷的一種方式：

int check_sys()
{
     union
     {
         int i;
         char c;
     }un;
     un.i = 1;
    return un.c; 
}