UNP练习：确定主机字节序

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确定主机字节序的程序

记录 UNP 学习第三章的确定主机字节序的程序，使用 C++ 语言编写。

程序如下：

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#include <iostream>

#define CPU_VENDOR_OS "x86_64-unknown-linux-gnu"

using namespace std;

int main(){
    union {
        short s;
        char c[sizeof(short)];
    } un; 
    
    un.s = 0x0102;
    cout << CPU_VENDOR_OS << ": ";
    if ( sizeof(short) == 2 ){
        if ( un.c[0] == 1 && un.c[1] == 2 ) 
            cout << "big-endian" << endl;
        else if ( un.c[0] == 2 && un.c[1] == 1 ) 
            cout << "little-endian" << endl;
        else
            cout << "unknown" << endl;
    }   
    else
        cout << "sizeof(short) = " << sizeof(short) << endl;
    return 0;
}

在我的 Ubuntu 16.04 虚拟机上运行上面的程序得到的结果是：

1
x86_64-unknown-linux-gnu: little-endian

这说明我的虚拟机在内存中存储数据的字节序是 小端字节序。

上面定义的 CPU_VENDOR_OS 宏的值是可在 UNP 随书的源码得到的 config.h 头文件中查看。

大端模式与小端模式理解

考虑一个 16 位整数，它由 2 个字节组成。内存中存储这两个字节有两种方法：

  • 一种将低序字节存储在起始地址，这称为 小端字节序；
  • 另一种将高序字节存储在起始地址，这称为 大端字节序。

在上面的程序中，定义了一个联合体变量 un，包含一个短整形变量 s 和一个包含 2 个字符的字符数组 c。首先给 un.s 赋值 0x0102，这样在字符串数组 c 中存放的字符串对应的 ASCII 值为 0x0102 。高序字节为 0x01，低序字节为 0x02 。

如果系统是小端模式：

低序字节存储在起始地址，也就是 0x02 存放在数组的起始地址 un.c；高序字节存储在起始地址+1，即 0x01 存放在 un.c+1 中。即有一下等式：

1
2
un.c[0] == 0x02
un.c[1] == 0x01

如果系统是大端模式：

高序字节存储在起始地址，也就是 0x01 存放在数组的起始地址 un.c；低序字节存储在起始地址+1，即 0x02 存放在 un.c+1 中。有以下等式：

1
2
un.c[0] == 0x01
un.c[1] == 0x02

对于一个二进制或十六进制的值，如 0x01020304，位于左边的 0x01 字节是高序字节，位于右边 0x04 的是低序字节。

或者用以下更简单的程序来确定：

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#include <iostream>

using namespace std;

int main(){
    short val = 0x0102;
    char *p = (char *) &val;

    if (*p == 1 && *(p+1) == 2)
        cout << "big-endian" << endl;
    else if (*p == 2 && *(p+1) == 1)
        cout << "little-endian" << endl;
    return 0;
}

将短整形变量 val 的地址强制转换成字符型指针的地址 p。p 是低地址，(p+1)是高地址。0x01是 val 的高有效字节，0x02是 val 的低有效字节。则有一下两种情况：

  • *p == 0x01 && *(p+1) == 0x02：高有效字节存放在低地址，大端模式。
  • *p == 0x02 && *(p+1) == 0x01：低有效字节存放在低地址，小端模式。