大端序与小端序介绍及其使用场景

大端序与小端序介绍及其使用场景

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/weixin_41020960/article/details/145134984

大端序和小端序是计算机系统中两种重要的字节序表示方式，它们在数据存储和传输中发挥着重要作用。本文将详细介绍这两种字节序的特点及其在不同场景下的应用。

一、大端序与小端序的定义

（一）大端序（Big - Endian）

• 字节序特点

  • 在大端序中，数据的高位字节存放在内存的低地址端，低位字节存放在内存的高地址端。也就是说，当你把一个数据看作一个整体，它的“头部”（高位部分）先被存储。
  • 例如，一个32位的整数0x12345678（十六进制表示），在大端序存储时，内存地址从低到高依次存放的字节是0x12、0x34、0x56、0x78。就像我们正常阅读文字一样，从左到右，高位在前。

• 位序特点

  • 对于字节内的位（bit）排列，大端序也是高位在前。例如，一个字节0b10110101（二进制表示），从左到右，第0位（最低位）是1，第7位（最高位）是1。

（二）小端序（Little - Endian）

• 字节序特点

  • 小端序与大端序相反，数据的低位字节存放在内存的低地址端，高位字节存放在内存的高地址端。这就好比把数据倒过来存放。
  • 以32位整数0x12345678为例，在小端序存储时，内存地址从低到高依次存放的字节是0x78、0x56、0x34、0x12。就像把一个数字反过来写，低位在前。

• 位序特点

  • 字节内的位排列也是低位在前。例如，对于字节0b10110101，从左到右，第0位是1，第7位是1，这和大端序的位序排列是一样的，只是字节序不同。

二、使用场景

（一）大端序

• 网络通信

  • 在TCP / IP协议栈中，网络层和传输层的数据传输大多采用大端序。例如，IP地址和端口号在网络传输时，按照大端序进行编码。
  • 原因是大端序在表示数字时更符合人类的阅读习惯，方便网络协议的设计者和开发者理解和处理数据。而且早期的网络设备和协议标准大多基于大端序，为了保持兼容性和一致性，后续的网络通信也延续了这种字节序。
  • 例如，当计算机A（采用小端序）要通过网络向计算机B（采用大端序）发送一个IP数据包时，计算机A会先将数据转换为大端序格式，然后发送到网络上。这样，计算机B就可以直接按照自己的字节序（大端序）来解析数据，保证数据的正确传输和解析。

• 某些编程语言和平台

  • Java虚拟机（JVM）采用大端序。在Java程序运行时，JVM将字节码加载到内存中，按照大端序来解析和执行字节码指令。
  • 这是因为Java语言的设计初衷是跨平台，采用大端序可以更好地兼容不同平台的网络通信和数据存储格式。例如，当Java程序通过网络读取一个大端序格式的文件或者接收一个大端序的网络数据包时，JVM可以直接进行处理，而不需要额外的字节序转换，提高了程序的运行效率和可移植性。

（二）小端序

• 主流计算机架构

  • x86和x64架构的计算机（如常见的个人电脑和服务器）采用小端序。这是因为小端序在处理字节操作时比较方便。
  • 例如，在进行内存操作时，如果要修改一个整数的某一个字节，小端序可以直接通过简单的地址偏移来访问和修改对应的字节。假设有一个32位整数存储在内存地址0x1000开始的位置，要修改它的最低字节，只需要访问内存地址0x1000即可，因为最低字节正好存储在低地址端。而在大端序中，可能需要先计算出要修改的字节所在的地址，相对复杂一些。
  • 这种特性使得小端序在计算机内部的数据处理和内存管理方面具有一定的优势，能够提高计算机系统的整体性能。

• 嵌入式系统部分场景

  • 虽然很多嵌入式系统采用大端序，但在一些特定的嵌入式场景下，小端序也有应用。例如，某些基于ARM架构的嵌入式设备（部分ARM架构也支持小端序模式），在进行一些对性能要求较高且主要在本地处理数据（不需要大量网络通信）的应用时，可能会采用小端序。
  • 比如在一些工业控制设备中，主要进行本地的数据采集和处理，数据不需要频繁地在网络间传输。采用小端序可以更好地利用硬件的性能优势，提高数据处理速度。