使用 int 数组的一部分时的字节顺序

Question

我正在尝试从 uint8_t 数组中提取值。 但我很难理解这些在内存中是如何表示的。

#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <stdint.h>
int main(){
  uint8_t tmp1[2];
  uint16_t tmp2 = 511;//0x01 + 0xFF = 0x01FF
  tmp1[0] = 255;//0xFF
  tmp1[1] = 1;//0x01
  fprintf(stderr,"memcmp = %d\n",memcmp(tmp1,&tmp2,2));


  fprintf(stderr,"first elem in uint8 array  = %u\n",(uint8_t) *(tmp1+0));
  fprintf(stderr,"first elem in uint8 array  = %u\n",(uint8_t) *(tmp1+1));

  fprintf(stderr,"2xuint8_t as uint16_t  = %u\n",(uint16_t) *tmp1);
  return 0;
}

所以我有一个数据类型为 uint8_t 的 2 元素长数组。我有一个变量 uint16_t。 因此，当我在小端机器上获取值 511 时，我会假设它在内存中布局为

0000 0001 1111 1111

但是当我使用 memcompare 时，它​​看起来实际上被表示为

1111 1111 0000 0001 

那么小端序仅在每个字节“内”使用？ 由于 tmp1[1] 中设置的单个位计数为 256，即使它在我的流中更“正确”。每个字节（不是位）的值因此是bigendian 吗？我对此有点困惑。

另外，如果我想强制 fprint 打印输出，我的 2xuint8_t 作为单个 uint16_t，我该怎么做。下面的代码不起作用，它只打印出第一个字节。

fprintf(stderr,"2x uint8_t as uint16_t  = %u\n",(uint16_t) *tmp1);

提前致谢

Answer 1

不要将字节序视为“字节内”。将其视为“字节排序”。 （也就是说，实际的位顺序并不重要，因为人类通常以大尾数法读取值。）如果有助于想象这些位在小尾数法机器上颠倒，那么您可以这样想象。 （在这种情况下，您的示例看起来像 1111 1111 1000 0000，但正如我所说，人类通常不会读取最重要的值位于右侧的数字......但是您可能想想象这就是计算机看待事物的方式，如果它可以帮助您理解小端字节序。）

在小端字节序机器上，0xAABBCCDD将被视为0xDD内存中的 0xCC 0xBB 0xAA，正如您所看到的。在大端机器（例如 PPC 盒子）上，您会在内存中看到与写出 32 位字时相同的顺序。

Answer 2

首先，如果您想 100% 确定变量以正确的顺序存储在内存中，则应该将它们放入结构中。

然后请注意，memcmp() 将您提供的输入视为字节序列，因为它对您提供的数据的性质没有任何假设。例如，考虑以下代码：

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>

int main(int argc, char** argv) {
    int32_t a, b;
    a = 1;
    b = -1;
    printf( "%i\n", memcmp( &a, &b, sizeof( int32_t ) ) );
}

它在我的小端机器上输出 -254，不管 a > > 是否存在。 b.这是因为它不知道内存实际是什么，所以它像 uint8_t 数组一样比较它们。

如果您确实想可视化数据在您的计算机上的表示方式，您可以首先使用 fwrite 将结构写入文件中，然后使用您最喜欢的十六进制编辑器打开它（根据我的经验，wxHexEditor 非常适合告诉您数据如何表示）看看它是否是 X 位 Y-endian 整数）。来源如下：

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>

typedef struct {
    uint8_t tmp1[2];
    uint16_t tmp2;
} mytmp;

int main(int argc, char** argv) {
    mytmp tmp;
    tmp.tmp1[0] = 255;
    tmp.tmp1[1] = 1;
    tmp.tmp2 = 511;

    FILE* file = fopen( "struct-dump", "w" );
    fwrite( &tmp, sizeof( mytmp ), 1, file );
    fclose( file );
}

至于将 uint8_t 数组视为 uint16_t，您可能需要声明一个 union 或使用指针强制。

Answer 3

你对你的期望的假设是倒退的。您的观察结果与小端表示一致。要回答你的最后一个问题，它看起来像这样：

fprintf(stderr,"2x uint8_t as uint16_t  = %u\n",*(uint16_t*)tmp1);