Most Significant Bit, Last(Least) Significant Bit
最高有效位(MSB)
指二进制中最高值的比特。在16比特的数字音频中,其第1个比特便对16bit的字的数值有最大的影响。例如,在十进制的15,389这一数字中,相当于万数那1行(1)的数字便对数值的影响最大。比较与之相反的“最低有效位”(LSB)。
MSB高位前导,LSB低位前导。
谈
到字节序的问题,必然牵涉到两大CPU派系。那就是Motorola的PowerPC系列CPU和Intel的x86系列CPU。PowerPC系列采用
big endian方式存储数据,而x86系列则采用little endian方式存储数据。那么究竟什么是big endian,什么又是
little endian呢?
其实big endian是指低地址存放最高有效字节(MSB),而little endian则是低地址存放最低有效字节(LSB)。
用文字说明可能比较抽象,下面用图像加以说明。比如数字0x12345678在两种不同字节序CPU中的存储顺序如下所示:
Big Endian
低地址 高地址
----------------------------------------->
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| 12 | 34 | 56 | 78 |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
Little Endian
低地址 高地址
----------------------------------------->
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| 78 | 56 | 34 | 12 |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
从上面两图可以看出,采用big endian方式存储数据是符合我们人类的思维习惯的。而little endian,[email protected]#$%^&*,见鬼去吧 -_-|||
为
什么要注意字节序的问题呢?你可能这么问。当然,如果你写的程序只在单机环境下面运行,并且不和别人的程序打交道,那么你完全可以忽略字节序的存在。但
是,如果你的程序要跟别人的程序产生交互呢?在这里我想说说两种语言。C/C++语言编写的程序里数据存储顺序是跟编译平台所在的CPU相关的,而
J***A编写的程序则唯一采用big endian方式来存储数据。试想,如果你用C/C++语言在x86平台下编写的程序跟别人的J***A程序互通
时会产生什么结果?就拿上面的0x12345678来说,你的程序传递给别人的一个数据,将指向0x12345678的指针传给了J***A程序,由于
J***A采取big endian方式存储数据,很自然的它会将你的数据翻译为0x78563412。什么?竟然变成另外一个数字了?是的,就是这种后
果。因此,在你的C程序传给J***A程序之前有必要进行字节序的转换工作。
无独有偶,所有网络协议也都是采用
big endian的方式来传输数据的。所以有时我们也会把big endian方式称之为网络字节序。当两台采用不同字节序的主机通信时,在发送数据
之前都必须经过字节序的转换成为网络字节序后再进行传输。ANSI C中提供了下面四个转换字节序的宏。
·BE和LE一文的补完
我
在8月9号的《Big Endian和Little Endian》一文中谈了字节序的问题,原文见上面的超级链接。可是有朋友仍然会问,CPU存储一个
字节的数据时其字节内的8个比特之间的顺序是否也有big endian和little endian之分?或者说是否有比特序的不同?
实际上,这个比特序是同样存在的。下面以数字0xB4(10110100)用图加以说明。
Big Endian
msb lsb
---------------------------------------------->
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
Little Endian
lsb msb
---------------------------------------------->
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
实
际上,由于CPU存储数据操作的最小单位是一个字节,其内部的比特序是什么样对我们的程序来说是一个黑盒子。也就是说,你给我一个指向0xB4这个数的指
针,对于big endian方式的CPU来说,它是从左往右依次读取这个数的8个比特;而对于little endian方式的CPU来说,则正好相
反,是从右往左依次读取这个数的8个比特。而我们的程序通过这个指针访问后得到的数就是0xB4,字节内部的比特序对于程序来说是不可见的,其实这点对于
单机上的字节序来说也是一样的。
那可能有人又会问,如果是网络传输呢?会不会出问题?是不是也要通过什么函数转换一下比特序?
嗯,这个问题提得很好。假设little endian方式的CPU要传给big endian方式CPU一个字节的话,其本身在传输之前会在本地就读出
这个8比特的数,然后再按照网络字节序的顺序来传输这8个比特,这样的话到了接收端不会出现任何问题。而假如要传输一个32比特的数的话,由于这个数在
littel endian方存储时占了4个字节,而网络传输是以字节为单位进行的,little endian方的CPU读出第一个字节后发送,实际上
这个字节是原数的LSB,到了接收方反倒成了MSB从而发生混乱。