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字节序：从右到左与从左到右的数据存储方式

默认情况下，人类读取文字时是从右往左进行的，这与计算机处理数据的方式恰好相反。这就是为什么我们称之为小端序（Little-Endian）。因为计算机从内存中读取数据时，通常是从低位（右边）到高位（左边）进行的，这与人类的阅读习惯完全相反。

什么是字节序？

字节序（Endianness）是计算机科学中一个非常重要的概念，它决定了多字节数据在内存中或通信链路中的存储顺序。简单来说，就是一个8位或16位或32位的数字，如何在计算机中被分解成各个字节并存储的位置。

在几乎所有的编程语言和平台中，多字节对象都会被存储为连续的字节序列。例如，在Go语言中，一个int类型的变量占用4个字节，它们会被连续存储在内存中的相邻位置。

字节序的两种主要规则

字节序有两种主要的排列方式：大端序（Big-Endian）和小端序（Little-Endian）。

为什么需要字节序？

很多人可能会问，为什么不统一使用大端序呢？答案是，计算机内部处理数据时，通常需要高效地操作低位字节。例如，计算机的算术逻辑单位（ALU）从低位开始进行运算，因此更适合使用小端序。

在实际应用中：

• 小端序：常用于计算机内部存储数据，尤其是CPU的 registers 和内存。
• 大端序：常用于网络通信和文件存储，因为这些场景需要确保数据在不同系统之间的兼容性。

Go语言对字节序的支持

Go语言在处理字节序时非常灵活，它会根据目标平台的字节序自动调整。具体来说：

• 大端序（Big-Endian）使用binary.BigEndian包装。
• 小端序（Little-Endian）使用binary.LittleEndian包装。

例如：

package main
import (
    "encoding/binary"
    "fmt"
    "unsafe"
)
const INT_SIZE = int(unsafe.Sizeof(0)) // 64位系统，8字节
func systemEdian() {
    var i = 0x01020304
    fmt.Printf("&i: 0x%x, %v\n", i, i)
    bs := (*[INT_SIZE]byte)(unsafe.Pointer(&i))
    if bs[0] == 0x04 {
        fmt.Printf("系统字节序是小端序\n")
    } else {
        fmt.Printf("系统字节序是大端序\n")
    }
}
func testBigEndian() {
    var testInt int32 = 0x01020304
    fmt.Printf("%d 用大端序：\n", testInt)
    testBytes := make([]byte, 4)
    binary.BigEndian.PutUint32(testBytes, uint32(testInt))
    fmt.Printf("int32 到 bytes: %x \n", testBytes)
    convInt := binary.BigEndian.Uint32(testBytes)
    fmt.Printf("bytes 到 int32: %d\n\n", convInt)
}
func testLittleEndian() {
    var testInt int32 = 0x01020304
    fmt.Printf("%x 用小端序：\n", testInt)
    testBytes := make([]byte, 4)
    binary.LittleEndian.PutUint32(testBytes, uint32(testInt))
    fmt.Printf("int32 到 bytes: %x \n", testBytes)
    convInt := binary.LittleEndian.Uint32(testBytes)
    fmt.Printf("bytes 到 int32: %d\n\n", convInt)
}
func main() {
    systemEdian()
    fmt.Println("")
    testBigEndian()
    testLittleEndian()
}

测试结果

运行上述代码可以看到：

&i: 0xc000084000 系统字节序是小端序
temp: 0x4, 0xc000084000
temp: 0x3, 0xc000084001
temp: 0x2, 0xc000084002
temp: 0x1, 0xc000084003

大端序测试结果：

16909060 用大端序：int32 到 bytes: [1 2 3 4] bytes 到 int32: 169090601020304

小端序测试结果：

04030201 用小端序：bytes 到 int32: 16909060

总结

字节序是计算机科学中的一个重要概念，它决定了数据在内存中的存储顺序。大端序与人类阅读习惯一致，而小端序则与计算机的读取方式相符。在实际应用中，两种字节序都有其特定的用途。通过Go语言的binary包装，我们可以轻松地在开发过程中切换字节序，确保数据在不同环境下的兼容性。