起源

关于大端小端名词的由来, 有一个有趣的故事, 来自于Jonathan Swift的《格利佛游记》:Lilliput和Blefuscu这两个强国在过去的36个月中一直在苦战。战争的原因:大家都知道, 吃鸡蛋的时候, 原始的方法是打破鸡蛋较大的一端, 可以那时的皇帝的祖父由于小时侯吃鸡蛋, 按这种方法把手指弄破了, 因此他的父亲, 就下令, 命令所有的子民吃鸡蛋的时候, 必须先打破鸡蛋较小的一端, 违令者重罚。然后老百姓对此法令极为反感, 期间发生了多次叛乱, 其中一个皇帝因此送命, 另一个丢了王位, 产生叛乱的原因就是另一个国家Blefuscu的国王大臣煽动起来的, 叛乱平息后, 就逃到这个帝国避难。据估计, 先后几次有11000余人情愿死也不肯去打破鸡蛋较小的端吃鸡蛋。

这个其实讽刺当时英国和法国之间持续的冲突。

Danny Cohen, 一位网络协议的开创者, 第一次使用这两个术语指代字节顺序, 后来就被大家广泛接受。

定义

  • Little-Endian就是低位字节排放在内存的低地址端, 高位字节排放在内存的高地址端。

  • Big-Endian就是高位字节排放在内存的低地址端, 低位字节排放在内存的高地址端。

举一个例子, 比如数字0x12 34 56 78在内存中的表示形式为:

  • 大端模式:
低地址高地址
0x120x340x560x78
  • 小端模式:
低地址高地址
0x780x560x340x12

可见, 大端模式和字符串的存储模式类似。

  • 下面是两个具体例子:

16bit宽的数0x1234在Little-endian模式（以及Big-endian模式）CPU内存中的存放方式（假设从地址0x4000开始存放）为:

内存地址小端模式存放内容大端模式存放内容
0x40000x340x12
0x40010x120x34

32bit宽的数0x12345678在Little-endian模式以及Big-endian模式）CPU内存中的存放方式（假设从地址0x4000开始存放）为:

内存地址小端模式存放内容大端模式存放内容
0x4000x780x12
0x40010x560x34
0x40020x340x56
0x40030x120x78
  • 大端小端没有谁优谁劣, 各自优势便是对方劣势:
    • 小端模式 :强制转换数据不需要调整字节内容, 1、2、4字节的存储方式一样。
    • 大端模式 :符号位的判定固定为第一个字节, 容易判断正负。

数组的存储

以unsigned int value = 0x12345678为例, 分别看看在两种字节序下其存储情况, 我们可以用unsigned char buf[4]来表示value:

  • Big-Endian: 低地址存放高位, 如下:
高地址
buf[3] (0x78)低位
buf[2] (0x56)
buf[1] (0x34)
buf[0] (0x12)高位
低地址
  • Little-Endian: 低地址存放低位, 如下:
高地址
buf[3] (0x12)高位
buf[2] (0x34)
buf[1] (0x56)
buf[0] (0x78)低位
低地址

为什么

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果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。

参考资料

详解大端模式和小端模式