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让我想起深信服笔试的一道题

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笔试题其中一道是下面的试题一。我当时没有用程序去答,我自己是从汇编角度去答的用gcc -c testasm.c然后objdump -d testasm.o(加上–show-raw-insn较果会更好)来看汇编代码判断的。其实从程序角度的话,思路上我是知道的,但笔试前我刚好看到这样的问题,自己写过程序,发现,不对……我记得Intel的CPU是小端的,原来我把大小端的定义记反了,基础啊……

       试题一:编写一段程序判断系统中的CPU是Little endian还是Big endian模式?

分析:
作为一个计算机相关专业的人,我们应该在计算机组成中都学习过什么叫Little endian和Big endian。Little endian和Big endian是CPU存放数据的两种不同顺序。对于整型、长整型等数据类型,Big endian认为第一个字节是最高位字节(按照从低地址到高地址的顺序存放数据的高位字节到低位字节);而Little endian则相反,它认为第一个字节是最低位字节(按照从低地址到高地址的顺序存放数据的低位字节到高位字节)。
例如,假设从内存地址0x0000开始有以下数据:

0x0000
0x0001
0x0002
0x0003
0x12
0x34
0xab
0xcd

如果我们去读取一个地址为0x0000的四个字节变量,若字节序为big- endian,则读出结果为0x1234abcd;若字节序位little-endian,则读出结果为0xcdab3412。如果我们将 0x1234abcd写入到以0x0000开始的内存中,则Little endian和Big endian模式的存放结果如下:

地址
0x0000
0x0001
0x0002
0x0003
big-endian
0x12
0x34
0xab
0xcd
little-endian
0xcd
0xab
0x34
0x12

一般来说,x86系列CPU都是little-endian的字节序,PowerPC通常是Big endian,还有的CPU能通过跳线来设置CPU工作于Little endian还是Big endian模式。
解答:
显然,解答这个问题的方法只能是将一个字节(CHAR/BYTE类型)的数据和一个整 型数据存放于同样的内存开始地址,通过读取整型数据,分析CHAR/BYTE数据在整型数据的高位还是低位来判断CPU工作于Little endian还是Big endian模式。得出如下的答案:
typedef unsigned char BYTE; 
int main(int argc, char* argv[])

{
    
unsigned int num,*p;
    
p = #
    
num = 0;
 
    
*(BYTE *)p = 0xff;
       
    
if(num == 0xff)
    
{
        
printf(“The endian of cpu is little\n”);
    
}
    
else     //num == 0xff000000
    {

        
printf(“The endian of cpu is big\n”);
    
}
    
return 0;
}
除了上述方法(通过指针类型强制转换并对整型数据首字节赋值,判断该赋值赋给了高位还 是低位)外,还有没有更好的办法呢?我们知道,union的成员本身就被存放在相同的内存空间(共享内存,正是union发挥作用、做贡献的去处),因 此,我们可以将一个CHAR/BYTE数据和一个整型数据同时作为一个union的成员,得出如下答案:
int checkCPU()
{
    
union w
    
{ 
        
int a;

        
char b;
    } c;
    c.a = 1;
    return (c.b == 1);
}
实现同样的功能,我们来看看Linux操作系统中相关的源代码是怎么做的:
static union { char c[4]; unsigned long l; } endian_test = { { ‘l’, ’?’, ’?’, ‘b’ } };
#define ENDIANNESS ((char)endian_test.l)
Linux的内核作者们仅仅用一个union变量和一个简单的宏定义就实现了一大段代码同样的功能!由以上一段代码我们可以深刻领会到Linux源代码的精妙之处!
试题二:假设网络节点A和网络节点B中的通信协议涉及四类报文,报文格式为”报文类型字段+报文内容的结构体”,四个报文内容的结构体类型分别为STRUCTTYPE1~ STRUCTTYPE4,请编写程序以最简单的方式组织一个统一的报文数据结构。
分析:
报文的格式为”报文类型+报文内容的结构体”,在真实的通信中,每次只能发四类报文中的一种,我们可以将四类报文的结构体组织为一个union(共享一段内存,但每次有效的只是一种),然后和报文类型字段统一组织成一个报文数据结构。
解答:
根据上述分析,我们很自然地得出如下答案:
typedef unsigned char BYTE; 
 
//
typedef union tagPacketContent

{
    
STRUCTTYPE1 pkt1;
    
STRUCTTYPE2 pkt2;
    
STRUCTTYPE3 pkt1;
    
STRUCTTYPE4 pkt2;
}PacketContent;
 
//
typedef struct tagPacket

{
    
BYTE pktType;
    
PacketContent pktContent;
}Packet;
总结
在C/C++程序的编写中,当多个基本数据类型或复合数据结构要占用同一片内存时,我们要使用联合体(试题一是这样的例证);当多种类型,多个对象,多个事物只取其一时(我们姑且通俗地称其为”n选1”),我们也可以使用联合体来发挥其长处(试题二是这样的例证)。

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