计算机中存储器是由一系列的存储单元组成的,每个存储单元的大小为一个字节,字节可以存储8位的二进制数。在计算机中存储数据的形式有两种端序:大端序和小端序。而在小端存储方式中,最低有效字节存放在地址最低字节,最高有效字节存放在地址最高字节。
一、小端存储方式的概念
小端存储方式(Little-endian)是指在存储器中,数据的最低有效字节存放在起始地址,最高有效字节存放在最后一个地址中,这与大端存储方式(Big-endian)正好相反。在小端存储方式中,地址的增长方向为从低地址到高地址。
举个例子,比如变量A的值为0x01020304,它在存储器中的存储方式为:
地址:0x1000 0x1001 0x1002 0x1003
存储值:0x04 0x03 0x02 0x01
也就是说,变量A的最低有效字节0x04存放在地址0x1000中,最高有效字节0x01存放在地址0x1003中。
二、小端存储方式的特点
小端存储方式与大端存储方式相比,有以下几个特点:
1. 低地址存放低位
小端存储方式是低地址存放低位,高地址存放高位的。即在一个数据类型的变量中,它的第一个字节存放该变量的最低有效字节,最后一个字节存放该变量的最高有效字节。
2. 内存对齐
在小端存储方式中,由于最低有效字节存放在起始地址,因此不需要对变量进行内存对齐(Memory alignment),这可以减少内存的浪费。
3. 网络传输
在网络传输中,常使用的数据格式为大端存储方式,因为网络传输通常使用的都是基于TCP/IP协议栈的,而TCP/IP协议规定数据以大端序进行传输,使用小端序进行数据传输时需要进行字节序转换。
三、小端存储方式的应用场景
小端存储方式广泛应用于各种计算机体系结构中,包括Intel与AMD的x86系列CPU,ARM架构的CPU,Android与iOS的移动设备等。除此之外,还有以下几个应用场景:
1. 文件存储
在文件存储中,常使用的是小端存储方式,因为由于小端存储方式的特点,一个数据类型的变量在被存储在文件中时,无需进行字节序转换,因此可以提高文件读写的效率。
2. 压缩算法
在压缩算法中,小端存储方式也有着广泛的应用。比如,LZF算法和Snappy算法都是基于小端存储方式进行实现的。
3. 数据库存储
在数据库存储中,也常常使用小端存储方式,因为小端存储方式可以缩短数据的存储空间,节约数据库存储空间,提高数据库存取性能。
四、小端存储方式的代码示例
在C语言中,通常可以通过以下代码来判断系统采用的是大端存储方式还是小端存储方式:
int check_system_endian() {
short x = 0x0102;
char *p = (char*)&x;
if (*p == 0x02) {
printf("Little endiann");
}
else {
printf("Big endiann");
}
return 0;
}
该函数的作用是定义一个short类型的变量x并赋值为0x0102,接着定义一个char类型的指针p,并将x的首地址强制转换成char类型的指针存储到p中。如果系统采用的是小端存储方式,那么p指向的第一个字节就是x的最低有效字节,即0x02;否则p指向的第一个字节就是x的最高有效字节,即0x01。
除此之外,还可以通过内嵌汇编的方式来判断系统采用的字节序,代码如下:
int check_system_endian() {
unsigned short int x = 0x0001;
unsigned char * c = (unsigned char *)&x;
int endian = (int)c[0] | (int)c[1]<<8;
printf("endian = %dn",endian);
if(endian == 1) {
printf("Little endiann");
}
else {
printf("Big endiann");
}
return 0;
}
该函数的作用也是定义一个short类型的变量x并赋值为0x0001,接着定义一个unsigned char类型的指针c,并将x的首地址强制转换成unsigned char类型的指针存储到c中,接着将c指向的第一个字节转换为int类型,存储到endian中。如果系统采用的是小端存储方式,则endian的值为1,否则值为256。