[嵌入式]鲜为人知的大小端问题

鲜为人知的大小端问题

1. 大小端引起的问题

• 在进行通信数据拆包解析，不同单片机数据存储时，因为大小端问题，产生过几个问题BUG，问题简单描述如下代码：

// 数据包的4个byte表示一个数据，如下data[4]这4个byte表示数据0x1ec99
char data[4] = { 0x00, 0x01, 0xec, 0x99 };
int value = 0;
// 直接将data[4]数据地址复制到value地址上
memcpy(&value, data, 4);
// 得到的结果为 ： 0x99ec0100
printf("value = 0x%x \r\n", value);

• 问题分析如下：

(1) 对于数组来说：

(2) 将数组地址上数据 copy 到 value 地址上示意如下，但是从地址上取出数据时默认byte 4为高字节数，byte 1为低字节数，所以取出数据：0x99ec0100

(3) 通过以上分析说明，假如值 0x12345678 ，实际存储方式应该如下：

（4）通过以下代码验证上面问题，打印结果为 0x78 0x56 0x34 0x12：

int sum = 0x12345678;
char* pt = (char*)∑
for (int i = 0; i < 4; i++) {
    printf("0x%x ",*(pt + i)); // 打印结果为：0x78 0x56 0x34 0x12
}

2. 大小端模式理解

• 大端模式

  • 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
  • 地址由小向大增加，而数据从高位往低位放
  • 和我们的阅读习惯一致

• 小端模式

  • 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存的低地址中
  • 高地址部分权值高，低地址部分权值低

• 以 0x12345678 为例，两种字节序下其存储情况如下 ：

大端存储方式：低地址存放高位，如下：

小端存储方式：低地址存放低位，如下：

3. 三种大小端转换方法

• 介绍3种大小端转换方法，以大端类型 0x12345678 转换成小端类型 0x78563412 为例：
• 方法1 : 位移运算和位操作

// 位移运算和位操作
int NetVal = 0x12345678;
int HostVal = 0;
HostVal = ((NetVal & 0x000000ff) << 24) | ((NetVal & 0x0000ff00) << 8) \
          | ((NetVal & 0xff000000) >> 24) | ((NetVal & 0x00ff0000) >> 8);
printf("NetVal = 0x%x , HostVal = 0x%x\r\n", NetVal, HostVal);

• 方法2: 指针地址操作

// 指针地址操作
int NetVal = 0x12345678;
int HostVal = 0;
char* pVal = (char*)(&HostVal);
*pVal = (NetVal >> 24) & 0xff;
*(pVal + 1) = (NetVal >> 16) & 0xff;
*(pVal + 2) = (NetVal >> 8) & 0xff;
*(pVal + 3) = (NetVal >> 0) & 0xff;
printf("NetVal = 0x%x , HostVal = 0x%x\r\n", NetVal, HostVal);

• 方法3 : 利用联合结构体

// 利用联合结构体
typedef union {
    int NetValue;
    char  data[4];
}NetToHost;  

int NetVal = 0x12345678;
int HostVal = 0;
NetToHost value1;
NetToHost value2;
value1.NetValue = NetVal;
for (int i = 0; i < 4; i++) {
    value2.data[i] = value1.data[3 - i];
}
HostVal = value2.NetValue;
printf("NetVal = 0x%x , HostVal = 0x%x\r\n", NetVal, HostVal);

感谢阅读，如有错误，敬请见谅！！！