• 字節序
• 大端字節序
• 小端字節序
• 判斷當前設備大端or小端?
• 尾語

哈嘍，大家好，我是呼嚕嚕，前段時間感冒了，好久沒更新文章了，今天我們來聊聊計算機儲存方式大端小端字節序之分

在計算機中，無論上層是什么開發語言，到了最底層都是以二進制的形式存儲運算的；二進制，與我們更熟悉的十進制(由0-9這九個數字組成，逢十進一)不同的是，只有0和1兩個數字，逢二進一

如今的主流計算機，是以以儲存器為中心，存儲器是用來存放數據和程序，下面是架構圖：

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存儲器 包含主存和輔存，其中主存是能直接與CPU交換信息，就是我們熟悉的內存。

字節序

計算機以二進制的形式將數據存到內存中，內存的基本單位是字節Byte， 內存以字節為單位來進行讀寫 。1Byte = 8bit（bit叫位，也叫比特，是用以描述計算機數據量的最小單位）。字節是內存8位為一組，每組比特都會被標記一個數字，這個數字也叫地址，尋址粒度也是字節

一個字節由于8位，如果它只考慮無符號數，它的表示范圍0~255；如果考慮符號，并通過補碼解決0值的問題，只能表示-128~127這個范圍；那么如果超出這個范圍，只能將多個字節連在一起來表示數值。比如C語言中char類型是1個字節的，int類型占用4個字節，double類型會占用8個字節等等

那么多個字節依次存到內存中，就會有順序，這個叫字節序Endianness，也被稱為端序，就是 大于一個字節類型的數據在內存中的存放順序

字節序可以被分為兩類：Big-Endian大端和Little-Endian小端(這也意味著單個字節沒有大小端之分的)，我們下文詳細聊聊

大端字節序

大端字節序Big-Endian：數值的高位字節存放在內存的低地址端，低位字節存放在內存的高地址端

本文這里以32位的數0x12345678，來舉個例子

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該數值，在內存中的存儲順序是：0x12345678。大端字節序有符號數的最高位占據內存最低地址，符號位的判定固定在第1個字節處，符號直接可以取出來，容易判斷正負；另外大端字節序更貼近從左到右的書寫方式，所以更符合我們人類的習慣

大端常常用于網絡協議，被稱為網絡端序，大端用于網絡協議，并不意味它比小端多好，而是網絡的核心是通信，所以大家必須要有共同的標準，即網絡通信的標準化

所以在TCP/IP協議中，RFC1700規定使用大端字節序為網絡字節序，如果使用小端的計算機，接發數據時需要自行將主機字節序轉換為網絡字節序

小端字節序

小端字節序Little-Endian：數值的低位字節存放在內存的低地址端，高位字節存放在內存的高地址端本文這里還是以32位的數0x12345678，來舉個例子

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該數值，在內存中的存儲順序是：0x78563412。小端字節序最大的優點就是

小端字節序序最大的好處是強制轉換數據類型效率較高，比如小數強制轉大數只需要在高位添0；如果大數強制轉小數，直接將高位數據丟棄即可，不需要額外再調整宇節

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而大端字節序則需要調整字節內容，移動數據

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在現代計算機中，大多采用小端字節序，比如x86、DEC VAX、PDP-11等等 當然也有采用大端字節序的，比如：IBM、Sun、PowerPC等處理器 另外ARM系列處理器，大小端字節序都支持，可配置

判斷當前設備大端or小端?

可以寫個小代碼來快速判斷，我們這里以C/C++語言為例:

BOOL IsBigEndian()
{
    union NUM
    {
        int a;
        char b;
    }num;
    num.a = 0x1234;
    if( num.b == 0x12 )
    {
        return TRUE;
    }
    return FALSE;
}

這里利用聯合體union，所有成員共用同一塊內存的特性，可以輕松地判斷當前設備是否是大小端字節序

尾語

最后補充一個小故事，大端小端名詞來源于Jonathan Swift書寫的《格列佛游記》，書中描述了小人國，因為吃雞蛋是從大頭的一端剝開還是從小頭的一端這個問題，導致教派之間的沖突，連年征戰，死戰不休

這是不是也暗示大端小端爭論，并無較真的意義，怎么好用怎么來，通信交流做好轉換的必要措施即可

到如今，從技術上來說，大小端的并無誰有明顯的優勢，更多的是計算機發展歷史的影響。最初設計時，對字節序的選擇往往是任意的，但后續技術的發展，需要背上兼容性的包裹。比如ARM明明大小端都支持，為啥大部分是小端，主要是移植x86程序方便；

還有RISC-V手冊描述他們選擇了小端序的原因：因為小端字節序，目前在商業上占主導地位（所有x86系統、iOS、Android和Windows for ARM)。想拓寬視野地可以去看看The RISC-V Instruction Set Manual Volume I: Base User-Level ISA

當然也有商業競爭的原因，Intel的x86選擇小端(可能是為了躲避專利糾紛)，最終擊敗了IBM，導致如今主機領域小端是主流

參考資料：

《深入理解計算機系統》

https://inst.eecs.berkeley.edu/~cs250/fa11/handouts/riscv-spec.pdf

https://www.spiceworks.com/tech/tech-general/articles/big-endian-vs-little-endian