比特序 字节序 总结

 

内存地址概念

内存字节地址(单位是字节，是最小可寻址地址单位)
0 1  2  3  4 5  6  ... N
-  -  -   -  -  -   -   -  -

每个字节内部bit位也有地址编号(这个地址无法通过机器指令寻址)

0 1  2 3 4  5 6 7
-  -  -  -  -  -  -  -


一个4字节整数的地址结构如下

字节0 字节1 字节2 字节3
01234567 01234567 01234567 01234567
|                                                          |
字节内第0bit,整数内第0bit      字节内第7bit,整数内第31bit

CPU根据地址总线来寻址，比如一个4字节整数保存在内存0 1 2 3这4个字节中，给地址总线传入地址0就能读取这4个字节(32bit位)数字

字节序概念
一个多字节数据(处理器支持的原始数据 比如整数 短整数等等，结构体这种数据结构不算)，内部字节排序不是唯一的，根据CPU不同分为两种

litte-end和big-end

对一个整数0x12345678
在litte-end机器中的存储分配是
78 56 34 12 (字节地址从低到高) 就是数据逻辑上的高字节 存储在内存地址的高字节
在big-end机器中的存储分配是
12 34 56 78 (字节地址从低到高) 就是数据逻辑上的高字节 存储在内存地址的低字节

这个就是字节序概念

比特序概念
一个byte数据，内部的8位bit 也有排序，根据CPU不同分为2种
litte-bit-end
big-bit-end

一个字节数 0x83(二进制表示为10000011)
在litte-bit-end机器中中存储分配(针对内存地址顺序)是
11000001 (bit位地址 从低到高) 就是数据逻辑上的高bit 存储在内存地址的高bit位
在big-bit-end(针对内存地址顺序)
10000011 (bit位地址 从低到高) 数据逻辑上的高bit 存储在内地地址的低bit位

这个就是bit序的概念，和字节序类似

比特序影响
目前计算机外设(包括网卡，硬盘等等)和CPU之间通过外部总线能自动正确的转换bit序，因为计算机外设交换都是字节流，而字节内部的bit序又自动转换了，所以这个基本没有影响

字节序影响
涉及二进制多字节数据传输，存储等外部交换数据时，需要程序转换字节序，否则对方会因为字节序不一致导致解析错误
比如一个整数 直接发送给另外一个字节序不同的计算机，没有转换字节序，那对方就无法正确解析；
同样的，一个整数写入磁盘，把这个文件拷贝给其他不同字节序的计算机系统，计算机读取后，虽然bit序正确，但是字节序不一致，导致解析错误

编程注意点

1.网络发送二进制数据，注意转换字节序
2.二进制文件共享，注意约定双方的字节序
3.C语言位域操作
这个需要说明一下
如下结构体
struct tm
{
char t1:3,
t2:2,
t3:1;
};

一般C编译器会按位域定义顺序 分配位域存储地址(字节内bit地址)，从字节内 低bit地址开始分配，分配如下

0  1  2  3   4   5  6 7
|       |  |    |   |
 ------   -----    |
    |        |       |
   t1       t2     t3

在大端和小端机器上分配都是一样的，不过大端小端机器上生成的位域访问的汇编代码就不同了;
在小端机器上访问t1,访问的是byte中的地址前3bit
而在大端机器上访问t1，访问的也是byte中的地址前3bit
这样的话，从小端传递过的数据到了大端后，bit序反转了，小端低bit地址(数据低位) 就到了大端高bit地址(数据低位)，而大端机器访问t1时还是访问从低bit位开始的3个bit，导致访问不正确；
这种情况，需要在定义结构体的时候，根据机器大小端，反序位域定义顺序，这样子就能正常访问了

struct tm
{
#ifdef litte_end
char t1:3,
t2:2,
t3:1;
#else
char t3:1,
t2:2,
t1:3;
#endif
};