C++ 利用 Union 檢測電腦位元組序（大端/小端模式）

位元組序決定多位元組資料在記憶體中的儲存順序，網路通訊、檔案格式、跨平台資料交換皆須處理此議題。本文示範利用 C++ union（共用體）特性，編寫可攜式程式碼偵測系統位元組序。

位元組序基本概念

• 大端序：高位元組儲存於低位址（網路位元組序標準）。
• 小端序：低位元組儲存於低位址（x86/x64 架構預設）。

以 32 位元整數 0x00000001 為例：

大端序:  位址遞增 →  00 00 00 01
小端序:  位址遞增 →  01 00 00 00

Union 偵測原理

union 成員共用同一塊記憶體，大小等於最大成員。宣告含 int 與 char 的 union，將 int 設為 1，檢查 char 成員（最低位址）的值：

• 若為 1 → 低位址存低位元組 → 小端序
• 若為 0 → 低位址存高位元組 → 大端序

完整實作程式碼

#include <iostream>
using namespace std;

void checkEndianness() {
    union {
        int i;
        char c;
    } tester;

    tester.i = 1;  // 0x00000001

    if (tester.c == 1) {
        cout << "系統採用小端序" << endl;
    } else if (tester.c == 0) {
        cout << "系統採用大端序" << endl;
    } else {
        cout << "非預期結果" << endl;
    }
}

int main() {
    checkEndianness();
    return 0;
}

進階：標準庫與網路轉換函式

實務開發建議使用標準函式進行位元組序轉換，確保跨平台相容：

• htonl() / ntohl()：32 位元主機/網路序轉換
• htons() / ntohs()：16 位元轉換
• C++20 std::endian 編譯期偵測：std::endian::native == std::endian::little

注意事項

• Union 存取非最後寫入成員屬於「實作定義行為」，但主流編譯器（GCC、Clang、MSVC）皆支援此用法。
• 嚴格遵循 C++ 標準者，可改用 memcpy 或 reinterpret_cast 搭配 char* 檢查位元組。
• 網路傳輸務必統一轉為網路位元組序（大端序），避免異構系統溝通錯誤。