C 宏定义来确定大端或小端机器？答案

【问题标题】：C Macro definition to determine big endian or little endian machine?C 宏定义来确定大端或小端机器？
【发布时间】：2011-01-07 04:54:56
【问题描述】：

是否有单行宏定义来确定机器的字节顺序。我正在使用以下代码，但将其转换为宏会太长。

unsigned char test_endian( void )
{
    int test_var = 1;
    unsigned char *test_endian = (unsigned char*)&test_var;

    return (test_endian[0] == 0);
}

【问题讨论】：

为什么不在宏中包含相同的代码？
您不能仅使用 C 预处理器就可移植地确定字节顺序。您还希望在最终测试中使用0 而不是NULL，并将test_endian 对象之一更改为其他对象:-)。
还有为什么需要宏？内联函数会做同样的事情，而且更安全。
@Sharptooth，宏很有吸引力，因为它的值可能在编译时就知道了，这意味着您可以使用平台的字节序来控制模板实例化，或者甚至可以选择不同的代码块#if 指令。
确实如此，但效率低下。如果我有一个 little-endian cpu，并且我正在将 little-endian 数据写入线路或文件，我宁愿避免无意义地解包和重新打包数据。我曾经以编写视频驱动程序为生。在将像素写入视频卡以优化每个可以优化的地方时，这一点非常。

标签： c architecture macros endianness

【解决方案1】：

这个问题对 cpp 来说也是实际的，所以我在这里问了。

仅限#if __cplusplus > 201703L

#include <bit>
#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    if constexpr (endian::native == endian::big)
        cout << "big-endian";
    else if constexpr (endian::native == endian::little)
        cout << "little-endian";
    else
        cout << "mixed-endian";
}

欲了解更多信息：https://en.cppreference.com/w/cpp/types/endian

【讨论】：

【解决方案2】：

如果您的编译器支持复合字面量，并且您明确不使用 C++，则可以使用

#define BIG_ENDIAN      ((*(const char*)&(const int){0x01020304}) == 0x01)
#define LITTLE_ENDIAN   ((*(const char*)&(const int){0x01020304}) == 0x04)

这不需要声明任何运行时变量，我认为这使它比大多数其他解决方案更干净

【讨论】：

【解决方案3】：

如果你转储预处理器#defines

gcc -dM -E - < /dev/null
g++ -dM -E -x c++ - < /dev/null

您通常可以找到对您有帮助的东西。带有编译时逻辑。

#define __LITTLE_ENDIAN__ 1
#define __BYTE_ORDER__ __ORDER_LITTLE_ENDIAN__

然而，不同的编译器可能有不同的定义。

【讨论】：

【解决方案4】：

请注意，这里的大多数答案都是不可移植的，因为今天的编译器会在编译时评估这些答案（取决于优化）并根据特定的字节序返回一个特定的值，而实际的机器字节序可能会有所不同.测试字节序的值永远不会到达系统内存，因此无论实际字节序如何，实际执行的代码都将返回相同的结果。

对于example，在 ARM Cortex-M3 中，实现的字节序将反映在状态位 AIRCR.ENDIANNESS 中，编译器在编译时无法知道该值。

此处建议的一些答案的编译输出：

https://godbolt.org/z/GJGNE2 为this 回答，

https://godbolt.org/z/Yv-pyJ 为this 回答，以此类推。

要解决它，您需要使用volatile 限定符。 Yogeesh H T 的答案是当今现实生活中最接近的答案，但由于Christoph 提出了更全面的解决方案，因此对他的answer 稍作修复将使答案完整，只需将volatile 添加到联合声明中： static const volatile union。

这将确保存储和读取内存，这是确定字节顺序所必需的。

【讨论】：

【解决方案5】：

支持任意字节顺序的代码，准备放入名为order32.h的文件中：

#ifndef ORDER32_H
#define ORDER32_H

#include <limits.h>
#include <stdint.h>

#if CHAR_BIT != 8
#error "unsupported char size"
#endif

enum
{
    O32_LITTLE_ENDIAN = 0x03020100ul,
    O32_BIG_ENDIAN = 0x00010203ul,
    O32_PDP_ENDIAN = 0x01000302ul,      /* DEC PDP-11 (aka ENDIAN_LITTLE_WORD) */
    O32_HONEYWELL_ENDIAN = 0x02030001ul /* Honeywell 316 (aka ENDIAN_BIG_WORD) */
};

static const union { unsigned char bytes[4]; uint32_t value; } o32_host_order =
    { { 0, 1, 2, 3 } };

#define O32_HOST_ORDER (o32_host_order.value)

#endif

您可以通过以下方式检查小端系统

O32_HOST_ORDER == O32_LITTLE_ENDIAN

【讨论】：

这不会让你在运行时之前决定 endian-ness。以下无法编译，因为。 /** isLittleEndian::result --> 0 或 1 */ struct isLittleEndian { enum isLittleEndianResult { result = (O32_HOST_ORDER == O32_LITTLE_ENDIAN) }; };
直到运行时才能得到结果吗？
为什么是char？最好使用uint8_t，如果此类型不可用则失败（可以通过#if UINT8_MAX 进行检查）。请注意，CHAR_BIT 独立于 uint8_t。
这是 c++ 中的 UB：stackoverflow.com/questions/11373203/…
为了完整起见，让我再加入一个：O32_HONEYWELL_ENDIAN = 0x02030001ul /* Honeywell 316 */

【解决方案6】：

如果您的编译器支持 C99 复合文字：

#define IS_BIG_ENDIAN (!*(unsigned char *)&(uint16_t){1})

或：

#define IS_BIG_ENDIAN (!(union { uint16_t u16; unsigned char c; }){ .u16 = 1 }.c)

一般来说，您应该尝试编写不依赖于主机平台字节序的代码。

ntohl() 的主机端独立实现示例：

uint32_t ntohl(uint32_t n)
{
    unsigned char *np = (unsigned char *)&n;

    return ((uint32_t)np[0] << 24) |
        ((uint32_t)np[1] << 16) |
        ((uint32_t)np[2] << 8) |
        (uint32_t)np[3];
}

【讨论】：

“您应该尝试编写不依赖于主机平台字节序的代码”。不幸的是，我的请求“我知道我们正在编写一个 POSIX 兼容层，但我不想实现 ntoh，因为它取决于主机平台的字节序”总是被置若罔闻;-)。图形格式处理和转换代码是我见过的另一个主要候选代码——你不想把所有事情都建立在一直调用 ntohl 的基础上。
您可以以不依赖于主机平台字节序的方式实现ntohl。
@caf 你将如何以独立于主机端序的方式编写 ntohl？
@AliVeli：我在答案中添加了一个示例实现。
我还应该添加记录，无论我优化多少，“(*(uint16_t *)"\0\xff"

【解决方案7】：

查找字节序的宏

#define ENDIANNES() ((1 && 1 == 0) ? printf("Big-Endian"):printf("Little-Endian"))

或

#include <stdio.h>

#define ENDIAN() { \
volatile unsigned long ul = 1;\
volatile unsigned char *p;\
p = (volatile unsigned char *)&ul;\
if (*p == 1)\
puts("Little endian.");\
else if (*(p+(sizeof(unsigned long)-1)) == 1)\
puts("Big endian.");\
else puts("Unknown endian.");\
}

int main(void) 
{
       ENDIAN();
       return 0;
}

【讨论】：

第一个宏不正确，将始终返回“Big-Endian”。位移不受字节序影响 - 字节序仅影响对内存的读取和存储。

【解决方案8】：

用于检查系统是 little-endian 还是 big-indian 的 C 代码。

int i = 7;
char* pc = (char*)(&i);
if (pc[0] == '\x7') // aliasing through char is ok
    puts("This system is little-endian");
else
    puts("This system is big-endian");

【讨论】：

【解决方案9】：

不要忘记字节序不是全部 - char 的大小可能不是 8 位（例如 DSP），不能保证二进制补码否定（例如 Cray），可能需要严格对齐（例如 SPARC , ARM 在未对齐时也会跳入 middle-endian) 等等。

改为针对特定的CPU 架构 可能是一个更好的主意。

例如：

#if defined(__i386__) || defined(_M_IX86) || defined(_M_IX64)
  #define USE_LITTLE_ENDIAN_IMPL
#endif

void my_func()
{
#ifdef USE_LITTLE_ENDIAN_IMPL
  // Intel x86-optimized, LE implementation
#else
  // slow but safe implementation
#endif
}

请注意，不幸的是，此解决方案也不是超便携的，因为它取决于编译器特定的定义（没有标准，但 here's 是此类定义的一个很好的汇编）。

【讨论】：

【解决方案10】：

如果您正在寻找编译时测试并且您正在使用 gcc，您可以这样做：

#if __BYTE_ORDER__ == __ORDER_LITTLE_ENDIAN__

更多信息请参见gcc documentation。

【讨论】：

这绝对是任何使用 gcc 的人的最佳答案
__BYTE_ORDER__ 自 GCC 4.6 起可用

【解决方案11】：

我的回答没有按要求回答，但是您的系统是小端还是大端？

代码：

#include<stdio.h>

int main()
{
  int a = 1;
  char *b;

  b = (char *)&a;
  if (*b)
    printf("Little Endian\n");
  else
    printf("Big Endian\n");
}

【讨论】：

【解决方案12】：

“C 网络库”提供了处理字节序的函数。即 htons()、htonl()、ntohs() 和 ntohl() ...其中 n 是“网络”（即 big-endian），h 是“主机”（即运行代码）。

这些明显的“函数”（通常）定义为宏 [参见 ]，因此使用它们没有运行时开销。

以下宏使用这些“函数”来评估字节序。

#include <arpa/inet.h>
#define  IS_BIG_ENDIAN     (1 == htons(1))
#define  IS_LITTLE_ENDIAN  (!IS_BIG_ENDIAN)

另外：

我唯一需要知道一个系统的字节序的时候是当我写出一个变量[到一个文件/其他]可能被另一个未知字节序的系统读入时（对于交叉-platform compatability) ...在这些情况下，您可能更喜欢直接使用 endian 函数：

#include <arpa/inet.h>

#define JPEG_MAGIC  (('J'<<24) | ('F'<<16) | ('I'<<8) | 'F')

// Result will be in 'host' byte-order
unsigned long  jpeg_magic = JPEG_MAGIC;

// Result will be in 'network' byte-order (IE. Big-Endian/Human-Readable)
unsigned long  jpeg_magic = htonl(JPEG_MAGIC);

【讨论】：

这并不能真正回答正在寻找快速确定字节顺序的问题。
@Oren ：关于您的有效批评，我在前面添加了更直接地解决原始问题的细节。

【解决方案13】：

实际上，您可以通过使用复合文字 (C99) 来访问临时对象的内存：

#define IS_LITTLE_ENDIAN (1 == *(unsigned char *)&(const int){1})

哪个 GCC 将在编译时评估。

【讨论】：

我喜欢它。是否有一种可移植的编译时方法来知道您是在 C99 下编译的吗？
哦，如果不是 GCC 怎么办？
@EdwardFalk 是的。 #if __STDC_VERSION__ >= 199901L.

【解决方案14】：

我相信这就是我们所要求的。我只在msvc下的一个小端机器上测试了这个。有人请在大端机器上确认。

    #define LITTLE_ENDIAN 0x41424344UL 
    #define BIG_ENDIAN    0x44434241UL
    #define PDP_ENDIAN    0x42414443UL
    #define ENDIAN_ORDER  ('ABCD') 

    #if ENDIAN_ORDER==LITTLE_ENDIAN
        #error "machine is little endian"
    #elif ENDIAN_ORDER==BIG_ENDIAN
        #error "machine is big endian"
    #elif ENDIAN_ORDER==PDP_ENDIAN
        #error "jeez, machine is PDP!"
    #else
        #error "What kind of hardware is this?!"
    #endif

作为旁注（特定于编译器），使用激进的编译器，您可以使用“死代码消除”优化来实现与编译时相同的效果#if，如下所示：

    unsigned yourOwnEndianSpecific_htonl(unsigned n)
    {
        static unsigned long signature= 0x01020304UL; 
        if (1 == (unsigned char&)signature) // big endian
            return n;
        if (2 == (unsigned char&)signature) // the PDP style
        {
            n = ((n << 8) & 0xFF00FF00UL) | ((n>>8) & 0x00FF00FFUL);
            return n;
        }
        if (4 == (unsigned char&)signature) // little endian
        {
            n = (n << 16) | (n >> 16);
            n = ((n << 8) & 0xFF00FF00UL) | ((n>>8) & 0x00FF00FFUL);
            return n;
        }
        // only weird machines get here
        return n; // ?
    }

以上依赖于编译器在编译时识别常量值的事实，完全删除if (false) { ... }内的代码并将if (true) { foo(); }之类的代码替换为foo();最坏的情况：编译器不做优化，您仍然可以得到正确的代码，但速度会慢一些。

【讨论】：

我喜欢这种方法，但如果我错了，请纠正我：这仅在您正在构建的机器上编译时有效，对吗？
gcc 也会由于多字符字符常量而引发错误。因此，不便携。
什么编译器让你写'ABCD'？
许多编译器将允许在宽松的合规模式下使用多字节字符常量，但使用clang -Wpedantic -Werror -Wall -ansi foo.c 运行顶部会出错。（特别是 Clang 和这个：-Wfour-char-constants -Werror）
@Edward Falk 在代码中包含多字符常量不是错误。它是实现定义的行为 C11 6.4.4.4。 10. gcc 和其他可能/可能不会警告/错误取决于设置，但它不是 C 错误。使用多字符字符常量当然不流行。

【解决方案15】：

#include <stdint.h>
#define IS_LITTLE_ENDIAN (*(uint16_t*)"\0\1">>8)
#define IS_BIG_ENDIAN (*(uint16_t*)"\1\0">>8)

【讨论】：

这也会生成可执行代码，而不是常量。你不能做“#if IS_BIG_ENDIAN”
我喜欢这个解决方案，因为据我了解，它不依赖于 C/C++ 标准的未定义行为。这不是编译时间，但唯一的标准解决方案是等待 c++20 std::endian

【解决方案16】：

如果你只想依赖预处理器，你必须弄清楚预定义符号的列表。预处理算术没有寻址的概念。

GCC 在 Mac 上 定义 __LITTLE_ENDIAN__ 或 __BIG_ENDIAN__

$ gcc -E -dM - < /dev/null |grep ENDIAN
#define __LITTLE_ENDIAN__ 1

然后，您可以添加更多基于平台检测的预处理器条件指令，如#ifdef _WIN32 等。

【讨论】：

Linux 上的 GCC 4.1.2 似乎没有定义这些宏，尽管 GCC 4.0.1 和 4.2.1 在 Macintosh 上定义了它们。所以它不是跨平台开发的可靠方法，即使你被允许指定使用哪个编译器。
哦，是的，这是因为它仅由 Mac 上的 GCC 定义。
注意：我的 GCC（在 Mac 上）定义了 #define __BIG_ENDIAN__ 1 和 #define _BIG_ENDIAN 1。
clang 5.0.1 for OpenBSD/amd64 有#define __LITTLE_ENDIAN__ 1。这个宏似乎是一个clang特性，而不是gcc特性。某些 Mac 中的 gcc 命令不是 gcc，而是 clang。
当时 Mac 上的 GCC 4.2.1 是 GCC

【解决方案17】：

试试这个：

#include<stdio.h>        
int x=1;
#define TEST (*(char*)&(x)==1)?printf("little endian"):printf("Big endian")
int main()
{

   TEST;
}

【讨论】：

【解决方案18】：

虽然没有可移植的#define 或其他可依赖的东西，但平台确实提供了标准函数，用于与“主机”端进行转换。

通常，您使用“network endian”（BIG endian）进行存储到磁盘或网络，并使用主机端进行本地计算（在 x86 上是 LITTLE em> 字节序）。你使用htons()和ntohs()和朋友在两者之间进行转换。

【讨论】：

【解决方案19】：

要在运行时检测字节序，您必须能够引用内存。如果你坚持使用标准 C，在内存中声明一个变量需要一个语句，但返回一个值需要一个表达式。我不知道如何在单个宏中做到这一点——这就是 gcc 有扩展的原因:-)

如果你愿意有一个.h文件，你可以定义

static uint32_t endianness = 0xdeadbeef; 
enum endianness { BIG, LITTLE };

#define ENDIANNESS ( *(const char *)&endianness == 0xef ? LITTLE \
                   : *(const char *)&endianness == 0xde ? BIG \
                   : assert(0))

然后您就可以随意使用ENDIANNESS 宏了。

【讨论】：

我喜欢这个，因为它承认除了大小之外还有字节序的存在。
说到这里，调用宏 INT_ENDIANNESS 甚至 UINT32_T_ENDIANNESS 可能是值得的，因为它只测试一种类型的存储表示。有一个 ARM ABI，其中整数类型是 little-endian，但双精度类型是 middle-endian（每个单词都是 little-endian，但其中带有符号位的单词位于另一个单词之前）。这让编译器团队兴奋了一天左右，我可以告诉你。

【解决方案20】：

没有标准，但在包括<endian.h> 在内的许多系统上会给您一些定义供您查找。

【讨论】：

用#if __BYTE_ORDER == __LITTLE_ENDIAN 和#elif __BYTE_ORDER == __BIG_ENDIAN 测试字节顺序。并生成一个#error elsewise。
<endian.h> 在 Windows 上不可用
Android 和 Chromium 项目使用 endian.h，除非定义了 __APPLE__ 或 _WIN32。
在 OpenBSD 6.3 中，提供了#if BYTE_ORDER == LITTLE_ENDIAN（或BIG_ENDIAN），名称前没有下划线。 _BYTE_ORDER 仅适用于系统标头。 __BYTE_ORDER 不存在。
@To1ne 我怀疑字节顺序是否与 Windows 相关，因为 Windows（至少目前）仅在 x86 和 ARM 机器上运行。 x86 始终是 LE，而 ARM 可配置为使用任一架构。

【解决方案21】：

使用内联函数而不是宏。此外，您需要在内存中存储一些东西，这是宏的一个不太好的副作用。

您可以使用静态或全局变量将其转换为短宏，如下所示：

static int s_endianess = 0;
#define ENDIANESS() ((s_endianess = 1), (*(unsigned char*) &s_endianess) == 0)

【讨论】：

我认为这是最好的，因为它是最简单的。但是它不会针对混合端进行测试
为什么s_endianess 不设置为1？