多字節數據存儲順序詳解：小端模式在內存、顯存與寄存器中的體現

核心結論

在 x86 架構及 NVIDIA GPU（顯存、寄存器）中，多字節數據統一採用小端模式存儲：高字節位於高地址，低字節位於低地址（即 bit 31 → bit 0 由高地址向低地址排列）。

直觀示例

1. CUDA 向量類型 char4

char4 dog;
dog.x  // 第 1 個字節（最低地址）
dog.y  // 第 2 個字節
dog.z  // 第 3 個字節
dog.w  // 第 4 個字節（最高地址）

內存實際佈局順序為：w / z / y / x。若通過分量名訪問（.x, .y...），編譯器會自動處理偏移，無需關心存儲順序。

2. 普通數組與整型轉換

char dog[4] = {0x11, 0x22, 0x33, 0x44};
int cat = *(int*)dog;  // cat 的值為 0x44332211，而非 0x11223344

若需按絕對位置（如移位操作）訪問字節，必須遵循小端規則：

uint32_t a = *p;
a & 0xFF           // 第 1 字節（最低位）
(a >> 8)  & 0xFF   // 第 2 字節
(a >> 16) & 0xFF   // 第 3 字節
(a >> 24) & 0xFF   // 第 4 字節（最高位）

驗證代碼（CPU vs GPU）

附帶完整 CUDA 測試程序，對比 Host 與 Device 上 char[4] 強轉 int 及 int 拆解為 char[4] 的結果，證明兩者一致均為小端序。

// 關鍵 Kernel 片段
__global__ void addKernel(int *c, char *b) {
    char dog[4] = {0x12, 0x34, 0x56, 0x78};
    int *temp = (int*)dog;
    c[0] = *temp;  // GPU 端結果：0x78563412

    int dog2 = 0x12345678;
    char *q = (char*)&dog2;
    b[0] = q[0];  // 0x78
    b[1] = q[1];  // 0x56
    b[2] = q[2];  // 0x34
    b[3] = q[3];  // 0x12
}

運行結果顯示 CPU 與 GPU 輸出完全一致，確認 N 卡同樣遵循小端存儲。