C++大端小端判断方法

大端小端定义

在大端序存储方式中，数据的高位字节存于低地址，低位字节存于高地址。就好像按照从左到右（高位在前、低位在后）的顺序去书写一个多字节数据在内存中的存储情况一样。例如，对于一个 32 位整数 0x12345678，如果按照大端序存储在内存中，从低地址到高地址依次存放的字节为 0x12、0x34、0x56、0x78。形象地说，如同我们平时书写数字时高位数字先写一样，大端序也是把数据的高位部分先存放在内存较低的地址位置，小端相反
记忆点，大端是逆序的，大逆不道

判断方法

方法一：利用联合体（Union）特性判断

• 原理：
  联合体（Union）的所有成员共用同一块内存空间，通过定义一个包含不同类型成员（比如一个整数类型和一个字符数组类型）的联合体，给整数成员赋值后，观察字符数组中字节的存储顺序，即可判断大小端序。

• 代码示例：

#include <iostream>

union EndianCheck
 {
    int num;
    char bytes[sizeof(int)];
};

bool isBigEndian() 
{
    EndianCheck check;
    check.num = 1;
    return check.bytes[0] == 0;
}

int main()
 {
    if (isBigEndian()) 
    {
        std::cout << "This system is Big-Endian." << std::endl;
    } else 
    {
        std::cout << "This system is Little-Endian." << std::endl;
    }
    return 0;
}

在上述代码中，将整数 1 赋值给联合体中的 num 成员，然后检查字节数组 bytes 的第一个元素。如果第一个元素为 0，意味着高位字节存于低地址，是大端序；若第一个元素为 1，则是小端序。

方法二：通过指针类型转换判断

• 原理：
  将一个整数的地址强制转换为字符指针，然后通过该指针访问字节内容，根据字节顺序来判断是大端序还是小端序。

• 代码示例：

#include <iostream>

bool isBigEndianByPointer() 
{
    int num = 1;
    char* ptr = reinterpret_cast<char*>(&num);
    return *ptr == 0;
}

int main() {
    if (isBigEndianByPointer()) {
        std::cout << "This system is Big-Endian." << std::endl;
    } else {
        std::cout << "This system is Little-Endian." << std::endl;
    }
    return 0;
}

这里把 int 型变量 num 的地址转换为 char* 类型的指针 ptr，再查看 ptr 所指向的第一个字节的值，为 0 表示大端序，为 1 表示小端序。

方法三：利用位运算与移位操作判断

• 原理：
  创建一个合适的整数（比如 0x12345678），通过右移操作结合按位与运算，提取出最低字节的值，然后根据最低字节的值与原数的预期最低字节是否相符来判断大小端序。

• 代码示例：

#include <iostream>
using namespace std;
// 利用位运算和移位操作判断大小端序的函数
bool isBigEndianByBitOp() 
{
	int a=1;
	int b = a<<2;
	return b==2;
}

int main() 
{
	if (isBigEndianByBitOp()) 
	{
		std::cout << "This system is Big-Endian." << std::endl;
	} else 
	{
		std::cout << "This system is Little-Endian." << std::endl;
	}
	return 0;
}

在代码中，先对整数 num 进行与 0xFF 的按位与运算，获取其最低字节的值存到 lowestByte 变量中，如果该值等于原数 0x12345678 的最低字节 0x78，则为大端序，否则为小端序。

方法四：使用系统提供的字节序相关宏（特定平台支持）

• 原理：
  有些操作系统提供了预定义的宏来判断字节序，例如在Linux系统下有 __BYTE_ORDER、__BIG_ENDIAN、__LITTLE_ENDIAN 等宏，通过判断这些宏的值来确定字节序情况。

• 代码示例（以Linux系统为例）：

#include <iostream>

int main()
 {
#ifdef __BYTE_ORDER
    if (__BYTE_ORDER == __BIG_ENDIAN) {
        std::cout << "This system is Big-Endian." << std::endl;
    } else if (__BYTE_ORDER == __LITTLE_ENDIAN) {
        std::cout << "This system is Little-Endian." << std::endl;
    }
#endif
    return 0;
}

这段代码利用了Linux系统下特有的字节序相关宏来进行判断，不过这种方法依赖于特定平台的支持，可移植性相对有限。

以上这些方法都可以有效地帮助判断当前系统或平台采用的是大端序还是小端序，你可以根据实际需求选择使用。

联合体

联合体（Union）是C++中一种特殊的数据类型，以下是关于它的详细介绍：

1、定义与语法

联合体的定义语法与结构体类似，使用 union 关键字来声明，示例如下：

union MyUnion {
    int num;
    float f_num;
    char ch;
};

上述代码定义了一个名为 MyUnion 的联合体，它里面包含了 int 类型的成员 num、float 类型的成员 f_num 和 char 类型的成员 ch。

2、内存特性

• 共用内存空间：
  联合体的所有成员共同占用同一块内存区域，其大小等于联合体中占用内存最大的那个成员的大小。例如，在上面定义的 MyUnion 联合体中，如果在32位系统下，int 类型通常占4个字节，float 类型通常也占4个字节，char 类型占1个字节，那么这个联合体的大小就是4个字节。

union MyUnion u;
std::cout << sizeof(u) << " bytes" << std::endl;  // 输出4 bytes（假设32位系统）

• 成员赋值覆盖：
  当给联合体中的一个成员赋值时，会覆盖掉之前其他成员所存储的值，因为它们共用内存。例如：

union MyUnion u;
u.num = 10;
std::cout << u.num << std::endl;  // 输出10
u.f_num = 3.14f;
std::cout << u.num << std::endl;  // 输出不确定的值，因为f_num的赋值覆盖了num原来的值

3、使用场景

• 节省内存空间：
  当在某些情况下，有多个变量，但这些变量在不同时刻只有一个会被使用时，可以使用联合体来节省内存。比如，对于一个表示几何图形的数据结构，它可能有时候表示圆形（需要存储半径），有时候表示矩形（需要存储长和宽），可以定义如下联合体：

union ShapeData {
    struct {
        float radius;
    } circle;
    struct {
        float length;
        float width;
    } rectangle;
};

这样在使用时，根据具体是圆形还是矩形的情况，只占用相应的内存来存储所需数据。

• 实现数据类型转换（某种程度上）：
  可以利用联合体在内存共用的特性，实现一些简单的数据类型转换效果。例如，将一个整数的字节表示以字符数组的形式来查看（常用于判断大小端序等情况，前面有相关示例），通过联合体可以方便操作：

union IntCharUnion {
    int num;
    char bytes[sizeof(int)];
};

IntCharUnion u;
u.num = 16909060;  // 十六进制表示为 0x01020304
for (int i = 0; i < sizeof(int); ++i) {
    std::cout << (int)u.bytes[i] << " ";  // 可以按字节查看其存储情况
}

4、注意事项

• 初始化限制：
  联合体不能同时对多个成员进行初始化，只能初始化其中一个成员。例如，下面的初始化是错误的：

union MyUnion u = {10, 3.14f, 'a'};  // 错误的初始化方式

正确的初始化方式（以初始化 num 成员为例）如下：

union MyUnion u = {10};

• 使用时的类型判断：
  由于联合体成员共用内存且赋值相互覆盖，在使用时需要谨慎确保当前使用的成员是已经正确赋值过的，避免出现未定义行为。比如不能在给 f_num 赋值后，直接按 num 的预期去使用它的值，除非明确知道这样做符合数据逻辑。

总之，联合体在C++中是一种很有特点的数据类型，合理运用它能在一些特定场景下达到节省内存、方便数据处理等目的。