核心概念：字节序（Byte Order）

首先，要明白这个概念只针对多字节（multi-byte）的数据类型，例如 int (通常4字节), short (通常2字节), float (4字节) 等。对于单字节的 char，则无所谓大端小端。

字节序，指的是当一个多字节的数据存放在内存中时，它的各个字节在内存地址中的排列顺序。

生动的比喻

想象一下你写一个数字“1234”。

• 大端 (Big-Endian)：就像你写数字一样，最重要的部分（“大头”）在前。你先写 1，然后是 2，3，4。
• 小端 (Little-Endian)：反过来，最不重要的部分（“小头”）在前。你会先写 4，然后是 3，2，1。

在计算机中，“重要”的部分指的是高位字节 (Most Significant Byte, MSB)，“不重要”的部分指的是低位字节 (Least Significant Byte, LSB)。

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详细定义与图解

假设我们有一个4字节的十六进制整数 0x12345678，它要被存放到从地址 0x100 开始的内存中。

• 高位字节 (MSB) 是 0x12
• 低位字节 (LSB) 是 0x78

1. 大端序 (Big-Endian)

定义：高位字节存放在低地址，低位字节存放在高地址。这也被称为“网络字节序”，因为它符合人类阅读习惯。

存储方式：

┌──────────┬──────────┐ │ 内存地址 │ 存储内容 │ ├──────────┼──────────┤ │ 0x100 │ 0x12 │ │ 0x101 │ 0x34 │ │ 0x102 │ 0x56 │ │ 0x103 │ 0x78 │ └──────────┴──────────┘

2. 小端序 (Little-Endian)

定义：低位字节存放在低地址，高位字节存放在高地址。

存储方式：

┌──────────┬──────────┐ │ 内存地址 │ 存储内容 │ ├──────────┼──────────┤ │ 0x100 │ 0x78 │ │ 0x101 │ 0x56 │ │ 0x102 │ 0x34 │ │ 0x103 │ 0x12 │ └──────────┴──────────┘

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谁在使用？

• 大端 (Big-Endian)：

  • TCP/IP协议：网络传输协议规定使用大端序，所以它也被称为网络字节序 (Network Byte Order)。
  • CPU架构：PowerPC (旧款Mac), SPARC, MIPS, IBM Mainframes。
  • 文件格式：JPEG, PNG 等。

• 小端 (Little-Endian)：

  • CPU架构：Intel x86, x86-64 (绝大多数个人电脑、服务器), AMD, 以及绝大多数情况下的 ARM 架构 (手机、嵌入式设备)。
  • 文件格式：BMP, GIF 等。

• 双端 (Bi-Endian)：

  • 一些现代CPU架构（如 ARM, MIPS）可以配置成大端或小端模式工作。

为什么这个概念很重要？

当两台使用不同字节序的计算机进行通信或交换文件时，就会出现问题。

例子：一台使用小端序的电脑（比如你的笔记本）要通过网络发送整数 0x12345678。

1. 在你的电脑内存中，它是 78 56 34 12。
2. 为了遵循TCP/IP协议，发送程序必须把它转换成网络字节序（大端）：12 34 56 78。
3. 数据在网络中以 12 34 56 78 的顺序传输。
4. 接收方（可能是一台大端服务器）直接按 12 34 56 78 的顺序读入内存，就能正确解析出 0x12345678。
5. 如果接收方也是小端电脑，它会再把网络字节序转换回本地的小端字节序 78 56 34 12。

如果不进行转换，小端机直接发送 78 56 34 12，大端机接收后会把它误读为 0x78563412，这就导致了数据错误。

为此，编程语言和库通常提供函数（如C语言中的 htons, htonl, ntohs, ntohl）来在这两种字节序之间进行转换。

如何检测本机的字节序？

你可以用一小段C代码来检测：

  1 #include <stdio.h>
  2
  3 int main() {
  4     int num = 1; // 在内存中表示为 0x00000001 (4字节)
  5
  6     // 将int指针强制转换为char指针，这样就可以访问到num的第一个字节
  7     char *byte_ptr = (char *)&num;
  8
  9     // 如果第一个字节是1，说明低位字节存放在了低地址，是小端
 10     if (*byte_ptr == 1) {
 11         printf("This machine is Little-Endian.\n");
 12     } else { // 否则第一个字节是0，是大端
 13         printf("This machine is Big-Endian.\n");
 14     }
 15
 16     return 0;
 17 }