背景
我以前一直没有弄明白大小端的一些细节,网上找了多资料都没有搞明白,但我通过ai大概解决我的疑惑。
问题
- 大小端是cpu决定还是系统决定?
- 程序编译到底是大端还是小端?这个是由谁决定?
- 小端程序能在大端跑吗?
- 那如果二进制文件到底是大端还是小端呢?他怎么知道二进制是端还是小端?
ai的回答
大小端是cpu决定还是系统决定?
大小端(即字节序)是由 CPU 决定的。CPU 的设计决定了它是大端序(Big-Endian)还是小端序(Little-Endian)。大端序指的是将最高有效字节存储在最低内存地址,而小端序则是将最低有效字节存储在最低内存地址。
在一台特定的计算机系统上,无论是大端序还是小端序,都是由 CPU 的设计决定的,而不是操作系统决定的。因此,不同的CPU可能会采用不同的字节序,而相同的CPU架构通常都采用相同的字节序。
这里说明cpu决定,因为最终也是cpu执行机器码
程序编译到底是大端还是小端?这个是由谁决定?
程序编译生成的指令集和数据在存储时,会受到计算机系统的字节序(大小端)的影响。编译生成的程序本身并不携带字节序信息,因此程序本身并不决定是大端序还是小端序。
在运行程序时,由CPU根据计算机系统的字节序进行解释和执行指令。因此,程序编译后并不携带字节序信息,最终的字节序是由计算机系统决定的,具体来说是由CPU决定的。
这个ai回答有一定的问题,我问的是生成的程序大小端是由什么决定?但没有回答具体由什么决定
于是我问了一个问题?
c/c++ 编译程序怎么指定大小端模型
在C/C++中,程序员通常不需要直接指定大小端模型,因为大小端模型是由计算机硬件决定的。然而,在一些特殊情况下,比如在处理网络数据时需要进行字节序转换,程序员可能需要显式地指定大小端模型。
在C/C++中,可以使用字节序转换函数来处理大小端模型的问题,例如使用htonl(将32位主机字节顺序转换为网络字节顺序)和ntohl(将32位网络字节顺序转换为主机字节顺序)来进行字节序的转换。
另外,一些特定的编译器可能提供有关大小端模型的预定义宏,比如在gcc编译器中,可以使用__BYTE_ORDER__宏来判断当前系统的字节序,进而进行针对性的处理。
总的来说,对于C/C++程序来说,通常并不需要显式地指定大小端模型,而是通过特定的函数和宏进行处理。
这个回答貌似也不是很对,因为我想知道 命令指令,比喻c/c++代码中
int i = 0x1234;
printf("%d", i);
如果这个简单数据生成汇编,然后汇编生成机器码,存放在磁盘上 那么这个0x1234存放是大端还是小端呢?如果我们windows电脑是小端,我们可以vs stduio 查看内存地址数据,查看内存数据,这样子可以看到数据。
通过上面回答,发现不能指定大小端,那么默认就是根据cpu决定的,那么猜测就是小端电脑生成程序是小端。
小端程序能在大端跑吗?
小端程序通常不能直接在大端系统上运行,因为小端和大端系统在编码方式上存在差异。在小端系统中,低字节存储在低地址,高字节存储在高地址,而在大端系统中,高字节存储在低地址,低字节存储在高地址。
因此,如果一个程序是针对小端系统编译生成的,其中涉及到了字节的顺序(例如网络通信、文件存储等需要考虑字节序的场景),那么直接在大端系统上运行很可能会导致数据错乱或不正确的结果。
为了在大端系统上正确运行小端程序,需要进行字节序的转换,通常通过使用特定函数(如`htonl`、`htons`等)来对数据进行转换。这样可以保证程序在大端系统上正确地处理数据的字节顺序。
这个ai回答说明不能直接跑,那么程序大小端必须跟cpu一样,否则无法跑起来,我以前以为程序包含小端信息,但我没有找到有关的介绍。
那如果二进制文件到底是大端还是小端呢?他怎么知道二进制是端还是小端?
二进制文件本身并没有记录其字节顺序,也就是说二进制文件本身并没有标记是大端还是小端。因此,二进制文件无法通过自身的信息来确定其字节顺序。
在处理二进制文件时,程序员需要事先知道数据的字节顺序,这通常是由数据的生产者(比如另一个程序、硬件设备、网络传输等)来规定的。例如,网络协议通常会明确规定数据的字节顺序,文件格式也会有规范来定义数据的存储方式,这些规范会告诉程序员如何正确地解析和处理数据的字节顺序。
当程序员处理二进制文件时,需要根据数据的来源,按照相应的字节顺序规范来解析和处理数据。在需要进行大小端转换的情况下,可以使用相关的函数(如`htonl`、`ntohl`等)来进行字节序的转换,以确保数据被正确地解释和处理。
这里说明二进制文件比喻windows exe是没有记录,那么小端cpu它无法知道程序是大端还是小端,那么猜测cpu按照自己大小端进行解析,这样子就验证小端程序是无法在大端上跑的。
图片二级制大小端问题
对于图片二进制数据来说,并没有固定的大小端模式。图片处理中的二进制数据通常是无符号整数(比如像素值),这些像素值在二进制中是以固定大小的字节序列表示的,而不涉及大小端模式。
因此,在处理图片二进制数据时,通常不需要考虑大小端模式的转换。图片处理的二进制数据解析方式通常是与处理器无关的,因为图片格式通常定义了其数据的布局和排列方式,而这些信息是独立于大小端模式的。
然而,在一些特定的情况下,如处理包含字节顺序信息的元数据的图片格式,可能需要考虑大小端模式的影响。但对于绝大多数常见的图片格式,处理图片数据时无需关注大小端模式。
但是图片宽度和高度是4个字节长度
问题:IHDR 数据块
IHDR 数据块是 PNG 文件中的第一个数据块,包含了图像的基本信息。该数据块的总长度为 13 个字节,按照如下结构组织:
1. 宽度(Width):4 个字节,用于指定图像的宽度,以像素为单位。
2. 高度(Height):4 个字节,用于指定图像的高度,以像素为单位。
3. 位深度(Bit Depth):1 个字节,指定图像中每个像素的位深度,表示每个样本的比特数(1、2、4、8 或 16)。
4. 颜色类型(Color Type):1 个字节,指定图像的颜色类型,可能取值包括
- 0:灰度图像
- 2:RGB 三原色图像
- 3:索引彩色图像
- 4:带 Alpha 通道的灰度图像
- 6:带 Alpha 通道的 RGB 三原色图像
5. 压缩方法(Compression Method):1 个字节,指定图像的压缩方法,PNG 目前定义的唯一压缩方法是 DEFLATE 压缩。
6. 滤波器方法(Filter Method):1 个字节,指定图像的滤波器方法,PNG 目前定义的唯一滤波器方法是 Adaptive Filtering。
7. 隔行扫描方法(Interlace Method):1 个字节,指定图像的扫描方法,可能取值
- 0:非隔行扫描(图像从左到右,从上到下)
- 1:Adam7 隔行扫描
总的来说,IHDR 数据块定义了 PNG 文件的基本信息,包括图像的尺寸、颜色类型、压缩方式、滤波器方法和扫描方法。这些信息对于解析和显示 PNG 图像至关重要。
所以上面图片二进制不考虑大小端不是那么准确
问题:那么图片宽度和高度用4个字节表示,那么就有大小端问题
回答:
是的,在 PNG 文件格式中,宽度和高度的值用 4 个字节来表示,通常采用了大端(Big Endian)字节序。在大端字节序中,存储多字节数据时,高位字节会存储在低地址位,低位字节会存储在高地址位。
以一个 4 字节的宽度值为例,假设宽度为 100 像素(十进制表示为 100,十六进制表示为 0x64),在大端字节序中存储时,按照高位字节到低位字节的顺序存储。因此,在内存中的存储形式为:
00 00 00 64
其中,高位字节 00 存储在低地址位,而低位字节 64 存储在高地址位。
在处理 PNG 文件时,解析程序会按照规范要求读取和转换这些字节序,确保正确解释图像的宽度和高度信息。通常,现代计算机在处理多字节数据时能够正确处理大小端问题,用户无需过多关注字节序问题。
总结
- 程序编译理论上应该是有编译器决定(编译器默认跟cpu大小端一样)(目前没有看到可以值),所以本质就是编译器机器的cpu确定
- 二进制文件(非执行程序),如果涉及大小端问题,就采用同一端,可能是大端也可能是小端,只要保证解析对既可以了,这个有点像java 虚拟机,java不用考虑程序大小端问题(这里不是网络数据),但如果你自己用java写二进制文件,那么解析要写入二进制大小端一直才可以。
- 二进制执行程序没有保存自身是否大小端,编译器生成程序是大端就是大端,不同端程序无法直接跑相反的电脑,需要重新编译
这个我一直疑惑很久,我之前一直搜索,没有找到能解决疑惑地方,但用ai回答会更加精准,同时感觉有思想一样,可以通过现有数据得出新的数据,这个就很方便了,所以未来搜索引擎的方向肯定就是ai了,刚开始我认为ai没有什么,只是类似搜索引起的逻辑(关键词),通过我使用ai一段时间,并不是这样子,他的回答也不一定正确,需要自己辨别修正掉,同时ai只是辅助工具,我认为未来不管怎么样,ai并不是银弹,但人们总是不断想制作银弹,有时间我再说说ai的一些认知吧,用于自己思考总结