大小端 Endianness：数值与字节顺序分离

地址顺序不等于数值顺序

在八位字节且整数采用普通多字节表示的环境里，数值 0x12345678 的大端表示从低地址到高地址依次为 12、34、56、78，小端则反过来。它们表达同一个数值，算术加法或右移运算的结果不会因端序改变。

端序讨论的单位通常是字节，不是把一个字节内的位也倒转。C++ 的字节位数由 CHAR_BIT 决定，网络协议常说的 octet 明确是八位。涉及原始字节传输时必须检查这一前提，不能把所有平台都默认为八位 char。

查询平台，或者绕开依赖

C++20 的 <bit> 提供 std::endian；native 可以等于 little 或 big，也可能两者都不等，代表混合情况。因此只用一个 if 和 else 就假定所有实现非大即小，并不是完整的可移植判断。C++23 又提供整数 byteswap 以翻转字节顺序。

很多协议代码根本不需要查询本机端序：用无符号右移和掩码提取每个八位字段，再按规定顺序保存即可。解码时把字段提升到足够宽的无符号类型后左移，这描述的是数值重建，不依赖宿主对象表示。

示例刻意编码，而非复制布局

示例用至少能容纳三十二位的 unsigned long 保存数值，生成四个范围为零到二百五十五的 unsigned char 元素。即使 char 超过八位，这些元素的数值仍然确定；若真的写到只接受八位 octet 的外部设备，还需要平台传输层满足协议要求。

检查对象表示可以借助字符访问或 memcpy，但不能把字节缓冲区强转后直接解引用为整数：地址对齐、生命期和类型访问规则都可能出错。浮点数还涉及表示格式，仅调换字节不等于获得跨平台通用浮点编码。

最低标准 C++11 · 完整程序 · 下载 .cpp

#include <array>
#include <cassert>
#include <iostream>

int main() {
    const unsigned long value = 0x12345678UL;
    const std::array<unsigned char, 4> bytes = {{
        static_cast<unsigned char>((value >> 24) & 0xffUL),
        static_cast<unsigned char>((value >> 16) & 0xffUL),
        static_cast<unsigned char>((value >> 8) & 0xffUL),
        static_cast<unsigned char>(value & 0xffUL)
    }};
    unsigned long restored = 0;
    for (unsigned char b : bytes) restored = (restored << 8) | b;
    assert(restored == value);
    assert(bytes[0] == 0x12 && bytes[3] == 0x78);
    std::cout << static_cast<unsigned>(bytes[0]) << ' '
              << static_cast<unsigned>(bytes[3]) << '\n';
}

在本地编译

g++ -std=c++11 -Wall -Wextra -Wpedantic -pthread basics-endianness.cpp -o example && ./example

预期结果

18 120

CHECK YOUR UNDERSTANDING

合上答案，试着解释。

协议的两个八位字段依次是 0x01、0x02，约定大端无符号整数。宿主是小端时，应如何解码，结果是多少？

继续查证

• C++ 工作草案 [bit.endian]：端序定义

标准草案链接会随工作草案更新；本文版本标记对应示例最低要求，不表示草案中的所有新规则都适用于旧标准。