大端、小端的前世今生

article/2025/9/25 0:24:52

什么是大端、小端?

  • BigEndian(大端):低字节在高内存地址 
  • LittleEndian(小端):低字节在低内存地址

所谓大端小端,也就是看低字节在高内存地址还是低内存地址,也就是看低字节在前还是高字节在前,低字节在前自然是小端,高字节在前就是大端。所谓大小端,是指字节存储或传输时的顺序。有趣的是,大端”和“小端”可以追溯到1726年,在乔纳森·斯威夫特的著名讽刺小说《格列夫游记》中,小人国内部分裂成Big-endian和Little-endian两派,区别在于一派要求从鸡蛋的大头把鸡蛋打破,另一派要求从鸡蛋的小头把鸡蛋打破。斯威夫特借以讽刺英国的政党之争,在计算机工业中指数据储存顺序的分歧。

1981年10月,Danny Cohen的文章《论圣战以及对和平的祈祷》(On holy wars and a plea for peace)将这一对词语引入了计算机界。这么看来,所谓大端和小端,也就是big-endian和little-endian,其实是从描述鸡蛋的部位而引申到计算机地址的描述,也可以说,是从一个俚语衍化来的计算机术语。稍有些英语常识的人都会知道,如果单靠字面意思来理解俚语,那是很难猜到它的正确含义的。

大端模式,是指数据的高字节保存在内存的低地址中,而数据的低字节保存在内存的高地址中,这样的存储模式有点儿类似于把数据当作字符串顺序处理:地址由小向大增加,而数据从高位往低位放;这和我们的阅读习惯一致。小端模式,是指数据的高字节保存在内存的高地址中,而数据的低字节保存在内存的低地址中,这种存储模式将地址的高低和数据位权有效地结合起来,高地址部分权值高,低地址部分权值低。

在计算机里,对于地址的描述,很少用“大”和“小”来形容;对应地,用的更多的是“高”和“低”;很不幸地,这对术语直接按字面翻译过来就成了“大端”和“小端”,让人产生迷惑也不是很奇怪的事了。

如果把一个数看成一个字符串,比如11223344看成"11223344",末尾是个'\0','11'到'44'个占用一个存储单元,那么它的尾端很显然是44,前面的高还是低就表示尾端放在高地址还是低地址,它在内存中的放法非常直观,如下图:

在网络传输中,tcp协议采用大端字节序,也就是先接收到的字节为数据的高位。在不同的操作系统平台中,内存采用的字节序可能不同,x86和一般的OS(如windows,FreeBSD,Linux)使用的是小端模式。但比如Mac OS是大端模式。在不同平台之间进行网络传输时,需要进行特殊的转换。

为什么会有大小端模式之分?

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 8bit。但是在C语言中除了8bit的char之外,还有16bit的short型,32bit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处理器还可以随时在程序中(在ARM Cortex 系列使用REV、REV16、REVSH指令 [1]  )进行大小端的切换。


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