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小端对齐+大端对齐进阶版本V3.0

时间:2024-04-13 22:13:45浏览次数:22  
标签:小端 std 存储 字节 大端 对齐 size

当涉及到多字节的数据类型(如 uint16_tuint32_t 等)时,字节在内存中的存储顺序会影响到数据的解释方式。这个存储顺序可以分为两种:大端对齐(Big Endian)和小端对齐(Little Endian)。

大端对齐(Big Endian):

在大端对齐中,数据的高字节(Most Significant Byte,MSB)存储在内存的低地址,而数据的低字节(Least Significant Byte,LSB)存储在内存的高地址。举个例子,考虑一个 16 位无符号整数 0x1234

  • 内存中的存储顺序是:0x12(高地址)0x34(低地址)。

  • 在二进制流中,高位字节排在前面,低位字节排在后面( 12 34)。

小端对齐(Little Endian):

在小端对齐中,数据的低字节(LSB)存储在内存的低地址,而数据的高字节(MSB)存储在内存的高地址。以同样的例子 0x1234 为例:

  • 内存中的存储顺序是:0x34(低地址)0x12(高地址)。

  • 在二进制流中,低位字节排在前面,高位字节排在后面( 34 12)。

 

在现代计算机中,数据通常是按照小端存储的。这意味着在多字节数据类型(如整数、浮点数等)的存储中,最低有效字节(Least Significant Byte,LSB)存储在最低地址,而最高有效字节(Most Significant Byte,MSB)存储在最高地址。

对于 std::memcpy 函数,它只是简单地从源地址开始,按照字节顺序连续地复制数据到目标地址。它不会考虑数据的大小端存储方式。因此,无论源数据是小端存储还是大端存储,std::memcpy 都会按照字节的顺序进行拷贝。这就意味着,当你使用 std::memcpy 从一个变量复制到另一个变量时,字节的存储顺序会被保留。

 

进一步解释,如果计算机里定义了变量  uint16_t  testa=0x1234。它在计算机里面是小端对齐(一般的计算机都是小端对齐)存放的,存放格式是 34 12。

因此,在将小端对齐的二进制流,使用memcpy拷贝的时候,比如拷贝2个字节,赋值给 uint16_t testb 的时候,它是不需要进行 高低位转换的。计算机里面存的顺序,就是 小端对齐 存的顺序。

 


大端对齐,就不同了。如果计算机里定义了变量  uint16_t  testa=0x1234。它在计算机里面是小端对齐(一般的计算机都是小端对齐)存放的,存放格式是 34 12

此时我们有一个  大端对齐的二进制流,它里面如果存放了testa,它在这个二进制流里面存放格式是  12 34 ,但是它在计算出中存放格式应该是 34 12(小端对齐格式)。

因此,大端对齐的时候,要从后往前取数据(先把低地址位置的数据取了, 34 是低地址位的数据)

 

 


最后,字符串没有大小端对齐的概念。闭眼 memcpy即可。

 

 

#include <iostream>  
#include <vector>
#include <cstring>
#include <iomanip>
#include <cstdint>


void appendLittleEndian(std::vector<uint8_t>& block, const void* data, size_t size) {
    const uint8_t* bytes = static_cast<const uint8_t*>(data);
    for (size_t i = 0; i < size; ++i) {
        block.push_back(bytes[i]);
    }
}


void appendBigEndian(std::vector<uint8_t>& block, const void* data, size_t size) {
    const uint8_t* bytes = static_cast<const uint8_t*>(data);
    for (size_t i = size; i > 0; --i) {
        block.push_back(bytes[i - 1]);
    }
}


template<typename T>
void parseLittleEndian(const std::vector<uint8_t>& block, size_t& offset, T& value) {
    std::memcpy(&value, block.data() + offset, sizeof(T));
    offset += sizeof(T);
}


template<typename T>
void parseBigEndian(const std::vector<uint8_t>& block, size_t& offset, T& value) {
    value = 0;
    for (size_t i = 0; i < sizeof(T); ++i) {
        value <<= 8;
        value |= block[offset + i];
    }
    offset += sizeof(T);
}



int main() {
    std::vector<uint8_t> littleEndianBlock;
    std::vector<uint8_t> bigEndianBlock;
    uint16_t num16 = 0x1234;  // 4660
    uint32_t num32 = 0x56000078; //1442840696
    
    // Append uint16_t (2 bytes) in little-endian format
    appendLittleEndian(littleEndianBlock, &num16, sizeof(num16));
    // Append uint32_t (4 bytes) in little-endian format
    appendLittleEndian(littleEndianBlock, &num32, sizeof(num32));


    appendBigEndian(bigEndianBlock, &num16, sizeof(num16));
    appendBigEndian(bigEndianBlock, &num32, sizeof(num32));
    
    // Output binary stream
    std::cout << "Binary Stream in little-endian format:\n";
    for (uint8_t byte : littleEndianBlock) {
        std::cout << std::hex << std::setw(2) << std::setfill('0') << static_cast<int>(byte) << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    std::cout << "Binary Stream in big-endian format:\n";
    for (uint8_t byte : bigEndianBlock) {
        std::cout << std::hex << std::setw(2) << std::setfill('0') << static_cast<int>(byte) << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    //============================================
    size_t offset = 0;
    uint16_t little_a=0;
    uint32_t little_b=0;
    parseLittleEndian(littleEndianBlock,offset, little_a);
    parseLittleEndian(littleEndianBlock,offset, little_b);
    std::cout<<std::dec;
    std::cout<<"offset:"<<offset<<",block.size:"<<littleEndianBlock.size()<<",little_a:"<<static_cast<int>(little_a)<<",little_b:"<<static_cast<int>(little_b)<<std::endl;


    //parseBigEndian
    size_t offset2 = 0;
    uint16_t big_a=0;
    uint32_t big_b=0;
    parseBigEndian(bigEndianBlock, offset2, big_a);
    parseBigEndian(bigEndianBlock, offset2, big_b);
    std::cout<<std::dec;
    std::cout<<"offset2:"<<offset2<<",block.size:"<<bigEndianBlock.size()<<",big_a:"<<static_cast<int>(big_a)<<",big_b:"<<static_cast<int>(big_b)<<std::endl;

    return 0;
}

/************************************************
uint16_t num16 = 0x1234;  // 4660
uint32_t num32 = 0x56000078; //1442840696

Binary Stream in little-endian format:
34 12 78 00 00 56 

Binary Stream in big-endian format:
12 34 56 00 00 78 

offset:6,block.size:6,little_a:4660,little_b:1442840696
offset2:6,block.size:6,big_a:4660,big_b:1442840696
**************************************************/

 

标签:小端,std,存储,字节,大端,对齐,size
From: https://www.cnblogs.com/music-liang/p/18133462

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