位字节顺序如何影响 C 中的按位移位和文件 IO？

Question

令L和B为两台机器。 L 从 LSB 排序其位 （最低有效位）到 MSB（最高有效位），同时 B 顺序 从 MSB 到 LSB。或者，换句话说，L 使用 Little Endian，而 B 使用 Big Endian bit - 不要与字节排序混淆。

问题 1 已解决：

我们正在编写以下我们希望可移植的代码：

#include <stdio.h>

int main()
{
    unsigned char a = 1;
    a <<= 1;

    printf("a = %d\n", (int) a);

    return 0;
}

在 L 上，它将打印 2，但是在 B 上会发生什么>？是否会改变 1 输出并打印 0？

解决方案： 6.5.7 中的 C99 定义表明，至少在 无符号整数类型，<< 和 >> 将乘以 2 并除以 2 分别。

问题 2：

我们正在编写以下希望可移植的代码：

READ 程序：

/* program READ */
#include <stdio.h>

int main()
{
    FILE* fp;
    unsigned char a;

    fp = fopen("data.dat", "rb");
    fread(&a, 1, 1, fp);
    fclose(fp);

    return 0;
}

和 WRITE 程序：

/* program WRITE */
#include <stdio.h>

int main()
{
    FILE* fp;
    unsigned char a = 1;

    fp = fopen("data.dat", "wb");
    fwrite(&a, 1, 1, fp);
    fclose(fp);

    return 0;
}

如果我们在 L 上运行 WRITE，将数据文件移动到 B 会发生什么强>和 在那里运行 READ？如果我们在 B 上运行 WRITE，然后在 L 上运行 READ 呢？

抱歉，如果这是常见问题解答。我用谷歌搜索了几个小时但没有运气。

Answer 1

位字节顺序不会影响以字节为单位存储在磁盘上的数据。字节尾数会。

位字节顺序对于串行接口来说很重要，在串行接口中，一次发送一位字节，并且发送者和接收者需要就字节顺序达成一致。例如，SPI 设备中的位顺序有所不同，您需要在尝试读取之前参考数据表从设备。

以下是 Wikipedia 关于位字节序的说法：

术语位字节序或位级
很少使用字节顺序
谈论一个代表
储值，因为它们只是
对于稀有计算机有意义
每个人的架构
位具有唯一的地址。他们是
但用于指代
比特的传输顺序
串行介质。最常见的是这个顺序
由透明地管理
硬件，是位级模拟
小尾数（低位优先），
尽管存在需要的协议
相反的顺序（例如I²C）。在
网络，有关的决定
位的传输顺序已确定
在数据链接的最底部
OSI 模型层。

在您的情况下，物理硬盘驱动器接口定义了位顺序，而不管要读取或写入它的处理器如何。

Answer 2

实际上并不存在位字节序这样的东西，至少就 C 而言是这样。根据规范，CHAR_BIT 必须至少为 8，因此访问任何小于该值的对象对于标准 C 程序来说几乎没有意义。无论硬件如何存储字节（首先是 LSB 还是 MSB），它都不会影响您的程序。 myVar & 1 在任何一种情况下都会返回正确的位。

如果您需要与某种串行接口交互并从中重构字节，那就是另一回事了。您自己的机器的“位字节顺序”仍然不会影响任何内容，但接口的位顺序肯定会影响。

现在，关于您的具体问题和您所展示的程序。您的程序几乎 100% 可移植。位字节顺序和字节字节顺序都不会影响它们。 可能影响它们的是CHAR_BIT在每个平台上是否不同。一台计算机写入的数据可能多于另一台计算机读取的数据，反之亦然。

Answer 3

number>>n 和 number< 不会向右和向左推和拉位。它们将 number 除以 2^n。值得注意的是，如果 n 为负数或大于 number 数据类型的宽度，则不会定义这些移位的行为。

根据 第 6.5.7 节C99标准：

E1的结果<< E2是E1左移E2位的位置；空出的位用零填充。 如果 E1 具有无符号类型，则结果值为 E1 × 2^E2，比结果类型中可表示的最大值减少模一。如果 E1 具有有符号类型和非负值，并且 E1 × 2^E2 可在结果类型中表示，则这就是结果值；否则，行为未定义。

E1的结果>> E2是E1右移E2位的位置。如果 E1 为无符号类型，或者 E1 为有符号类型且为非负值，则结果值为 E1 / 2^E2 商的整数部分。如果 E1 具有有符号类型和负值，则结果值是实现定义的。

对于所有编译器关心的问题，这些位可以垂直堆叠:)

Answer 4

位移位不受字节顺序的影响。二进制文件 I/O 通常是，但在你的情况下不是，因为你只写一个字节。

Answer 5

字节序不会影响您，除非 a) 您使用与写入时不同的类型从内存中读取某些内容，或者从使用不同字节序的机器写入的文件中读取某些内容。

即

int data;
char charVal;

*data = 1;
charval = *((char *) data);  // Different result based on endianness

或者您的示例二，假设您使用的类型大于 char。