整型数组以字符数组格式输出与大/小端序

谁践踏了优雅 2022-03-12 11:50 214阅读 0赞

## 选题三 ##

仿照选题一中的代码，定义一个整型数/短整型数组，应该如何实现？对如下代码你预估的执行结果是什么？ 实际GCC 中执行结果是什么？请解析。

#include <stdio.h> 
    int main()
    { 
        char a[6]={ 'H','N','U','e','r','\0'};
        char b[6]={ 72,78,85,101,114,0};
        int c[2]={ (72<<24)+(78<<16)+(85<<8)+101,114<<24};
        printf("%d,%d\n", sizeof(char),sizeof(int));
        printf("%s\n",a);
        printf("%s\n",b);
        printf("%s\n",c);
        return 0;
    }

## 使用（短）整型 ##

#include <stdio.h> 
    int main()
    { 
        float a[3]={ 1143139122437582505939828736.0,76482007234779498639230238720.0,9.222452464e-39};
        int b[3] = { 1819043144,1870078063,6581362};
        short c[6] = { 25928,27756,8303,28535,27762,100};
        printf("%d\n", sizeof(float));
        printf("%s\n",a);
        printf("%s\n",b);
        printf("%s\n",c);
        return 0;
    }

输出结果：

4
    Hello world
    Hello world
    Hello world

## 预估与实际 ##

预估输出：

1,4
    HNUer
    HNUer
    HNUer

实际输出

1,4
    HNUer
    HNUer
    eUNH

## 初始分析 ##

根据对代码一的粗略了解，知道了用%s格式输出数组，将按照读取字符串的方式，每次读取一个char长度即1字节的长度。因此要分析输出结果，需要求出对应的c数组的二进制位。

**将这些数转化成对应的`char`类型**

`(72<<24)+(78<<16)+(85<<8)+101` // 第一个数  
`1213093221` // 转化为十进制数位  
`0100 1000 0100 1110 0101 0101 0110 0101` // 转化为二进制数

`114<<24` // 第二个数  
`1912602624` // 转化为十进制数位  
`0111 0010 0000 0000 0000 0000 0000 0000` // 转化为二进制数

**然后逐一分析每个Byte。**

分析结果是这样的

0100 1000 0100 1110 0101 0101 0110 0101
    0100 1000   the decimalism is   72, the char is H
    0100 1110   the decimalism is   78, the char is N
    0101 0101   the decimalism is   85, the char is U
    0110 0101   the decimalism is   101, the char is e
    
    0111 0010 0000 0000 0000 0000 0000 0000
    0111 0010   the decimalism is   114, the char is r
    0000 0000   the decimalism is   0, the char is
    0000 0000   the decimalism is   0, the char is
    0000 0000   the decimalism is   0, the char is

`decimalism` 的意思是十进制。

也就是说，int数组c如果按位转化为char\*字符串，那么输出应该和前面几个一样，为`HNUer`才是，为什么会反而输出的是`eUNH`。

## 解惑 ##

原来，在计算机中，有种叫做字节序的东西。

> 字节顺序，又称端序或尾序（英语：Endianness），在计算机科学领域中，指存储器中或在数字通信链路中，组成多字节的字的字节的排列顺序。

> 在几乎所有的机器上，多字节对象都被存储为连续的字节序列。例如在C语言中，一个类型为int的变量x地址为0x100，那么其对应地址表达式&x的值为0x100。且x的四个字节将被存储在存储器的0x100, 0x101, 0x102, 0x103位置。

> 字节的排列方式有两个通用规则。例如，一个多位的整数，按照存储地址从低到高排序的字节中，如果该整数的最低有效字节（类似于最低有效位）在最高有效字节的前面，则称小端序；反之则称大端序。在网络应用中，字节序是一个必须被考虑的因素，因为不同机器类型可能采用不同标准的字节序，所以均按照网络标准转化。

> 例如假设上述变量x类型为int，位于地址0x100处，它的十六进制为0x01234567，地址范围为0x100~0x103字节，其内部排列顺序依赖于机器的类型。大端法从首位开始将是：0x100: 01, 0x101: 23,…。而小端法将是：0x100: 67, 0x101: 45,…。  
> —引自维基百科

举个栗子

对于一个类型为int，位于地址0x100处，它的十六进制为0x12345678，地址范围为0x100~0x103字节的变量，它的大端序是这样的：  
纵向看  
![在这里插入图片描述][20190305214925835.png]  
横向看  
![在这里插入图片描述][20190305214738725.png]

而小端序是这样的：

纵向看：  
![在这里插入图片描述][20190305214940809.png]

横向看：

![在这里插入图片描述][20190305215011483.png]

因此，我以为会输出`HNUer`，是**因为我误把输出字符的顺序当成了从高位先输出**。而实际上，在我的计算机上，字符存储的是字节序是小端序。

**从低位往高位读**的话，它是读出`eUNH`，遇到第一个’\\0’中止。 如下图：  
![在这里插入图片描述][20190305220122807.png]

如果是大端序的话  
从低位往高位读，刚好就是HNUer。如下图：  
![在这里插入图片描述][20190305221433497.png]

[20190305214925835.png]: /images/20220312/b7b2948d5ae0483fb8abe42962419733.png
[20190305214738725.png]: /images/20220312/979d8986706a464e824bf9ce0a7ab750.png
[20190305214940809.png]: /images/20220312/feab6c0db1764691b3486ddc294acc50.png
[20190305215011483.png]: /images/20220312/8d7440a23ca74ae6b45eac79d6bc83ed.png
[20190305220122807.png]: /images/20220312/dff99c42a4c440b29cfc4a120f409f17.png
[20190305221433497.png]: /images/20220312/2f97784c16da482a9d2599ada3281eea.png