数据在内存中存储的方式：大端模式与小端模式

以下内容大多数来自百度百科,很容易理解的.

什么是大端模式，什么是小端模式？

所谓的大端模式（Big-endian），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；

所谓小端模式（Little-endian）, 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在的低地址中,这种存储模式将地址的高低和数据位 权有效结合起来,高地址部分权值高,低地址部分权值低,和我们的逻辑方法一致;

为什么有大小端之分:

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。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。

用图来形象地说明一下:

QQ截图20160613120912QQ截图20160613120931

如何检测自己电脑是大端还是小端模式:

输入以下程序,即可以检测:

#include<stdio.h>
int main()
{
short int x;
char x0, x1;
x = 0x1122;
x0 = *((char *)&x);      //把x的低位地址的值赋给x0;
x1 = *((char *)&x + 1);      //把x的高位地址的值赋给x1;
if( x0 == 0x11 && x1 == 0x22)
printf(" This is big-endian \n");
else if( x0 == 0x22 && x1 == 0x11)
printf("This is little-endian \n");
else
printf("呵呵,你这个方法有误啊\n");
return 0;
}

如何把数据转换呢??

具体要看数据是如何存储的啦,以我遇到的一个问题为例,在人工手写体的数据库中,60000张训练图片的文件为:train-labels-idex1-ubyte.首先说明的是它的存储格式为大端模式,而我的计算机为小端模式,那我怎么办??

我们首先要做的就是知道它内部是如何存放数据的,即多少个字字为一个数据单位.我现在有在matlab读取文件的源代码,如下:

function images = loadMNISTImages(filename)
%loadMNISTImages returns a 28x28x[number of MNIST images] matrix containing
%the raw MNIST images

fp = fopen(filename, 'rb');
assert(fp ~= -1, ['Could not open ', filename, ''])

magic = fread(fp, 1, 'int32', 0, 'ieee-be')
assert(magic == 2051, ['Bad magic number in ', filename, ''])

numImages = fread(fp, 1, 'int32', 0, 'ieee-be');
numRows = fread(fp, 1, 'int32', 0, 'ieee-be');
numCols = fread(fp, 1, 'int32', 0, 'ieee-be');

images = fread(fp, inf, 'unsigned char');
images = reshape(images, numCols, numRows, numImages);
images = permute(images,[2 1 3]);

fclose(fp);

% Reshape to #pixels x #examples
images = reshape(images, size(images, 1) * size(images, 2), size(images, 3));
% Convert to double and rescale to [0,1]
images = double(images) / 255;

end

从上面我们可以看出文件的开头为4个 int32 类型的数,后面就是 unsigned char类型的数. 所以得出:int32 占4个字节即32个bit, 文件的前 4 * 4 个字节需要 由大端模式转为小端模式,而后面的unsigned char 类型数据本身占8 个bit, 不需要转换.以下是如何读取文件的源代码:

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
    int temp, i, nClose;
    int num1[4];               //用于存放前四个int32的数;
    unsigned char num2[1000];    //用于存放读出的1000个unsigned char类型的数;
    FILE *fp;
    fp = fopen("train-images-idx3-ubyte","rb");
    if ( NULL == fp )
    {
        printf("Open file error");
        exit(-1);
    }

    fread(num1, 4, 4, fp);        //读取前4个int32类型的数据;
    for(i=0; i<4; i++)          
    {                             // 由大端模式转换为小端模式,其实对于占4个字节的数据来说,由小端转大端,也是一样的代码;
        temp = (num1[i]>>24 & 0x000000FF) | (num1[i] >> 8 & 0x0000FF00) | (num1[i] << 8 & 0x00FF0000 ) | (num1[i] << 24 & 0xFF000000); 
        num1[i] = temp;
    }

    fread(num2, 1, 1000, fp);          //读取1000个char类型的数据;
    
    for(i=0; i<4; i++)              //输出4个数;
        printf(" %d\n", num1[i]);
    for(i=0; i<1000; i++)           // 输出1000个数;
        printf("%d    ", num2[i]);

    nClose = fclose(fp);         // 关闭文件;
    if(EOF == nClose)
    {
        printf("Close file Error\n");
        exit(-1);
    }
    return 0;
}

 

 

最再补充一个转换32位的更精简的方法，直接上代码（2016年11.28补充），可以由大端转为小端，也可以由小端转为大端：

uint32_t swap_endian(uint32_t val) {
      val = ((val << 8) & 0xFF00FF00) | ((val >> 8) & 0xFF00FF);
      return (val << 16) | (val >> 16);
 }

  

更新一个检测大端还是小端的代码（来自linux内核设计与实现一书， 2019-06-19）

int x = 1;
if (*(char*) &x == 1)
    printf("小端");
else
    pirntf("大端");

 

 

 

 

 

Reference:

 

  

 

posted @ 2016-06-13 15:29  殷大侠  阅读(49034)  评论(1)  编辑  收藏  举报