golang之大端序、小端序

一、概述

位元組序：位元組在電腦中存放時的序列與輸入/輸出時的序列；也指的是存放多位元組資料的位元組（byte）的順序，典型的情況是整數在記憶體中的存放方式和網路傳輸的傳輸順序。
先看下基本概念：

• 1、大端模式(Big endian)：將高序位元組儲存在起始地址(按照從低地址到高地址的順序存放資料的高位位元組到低位位元組)
• 2、小端模式(Little endian)：將低序位元組儲存在起始地址(按照從低地址到高地址的順序存放據的低位位元組到高位位元組)
  在計算機領域中，大小端序是跟硬體的體系結構有關的。
  舉個例子：如一個 var a = 0x11223344，對於這個變數的最高位元組為0x11，最低位元組為0x44。假設在記憶體中分配地址如下(地址都是連續的)

當分別處於大小端模式下的內容存放如下
(1)大端模式儲存（儲存地址為16位）
地址 資料
0x0004(高地址) 0x44
0x0003 0x33
0x0002 0x22
0x0001(低地址) 0x11

(2)小端模式儲存（儲存地址為16位）
地址 資料
0x0004(高地址) 0x11
0x0003 0x22
0x0002 0x33
0x0001(低地址) 0x44

二、大端序和小端序

在前面也簡單闡述了大小端序的定義並結合簡單例項來說明，接下來會給出詳細例項來說明：
1、大端序(Big-Endian):或稱大尾序
一個型別: int32 的數 0X0A0B0C0D的記憶體存放情況

資料是以8bits為單位

示例中，最高有效位是將0x0A儲存在最低的記憶體地址處，接著是0x0B存在後面的地址，類似十六進位制位元組從左往右的順序。
資料以16bits為單位

最高的16bit單元0x0A0B儲存在低位

2、小端序(little-endian):或稱小尾序

資料以8bits為單位

示例中最低有效位則是0x0D儲存的記憶體地址處，後面依次存放在後面的地址處。
資料以16bits為單位

最低的16bit單元0x0C0D儲存在低位。
3、總結
採用大端序的CPU和採用小端序的CPU不僅在位元組上是相反的，在位元位上也是相反的。
比如0x01在記憶體中的儲存
大端序：記憶體低位元位 00000001 記憶體高位元位
小端序：記憶體低位元位 10000000 記憶體高位元位

比如0x00000001
大端序：記憶體低位元位 00000000 00000000 00000000 00000001 記憶體高位元位
小端序：記憶體低位元位 10000000 00000000 00000000 00000000 記憶體高位元位

三、應用

其實在前面羅列出那麼東西，最終是為了接下來講述的在golang中涉及到網路傳輸、檔案儲存時的選擇。一般來說網路傳輸的位元組序，可能是大端序或者小端序，取決於軟體開始時通訊雙方的協議規定。TCP/IP協議RFC1700規定使用“大端”位元組序為網路位元組序，開發的時候需要遵守這一規則。預設golang是使用大端序。詳情見golang中包encoding/binary已提供了大、小端序的使用

import (   
   "encoding/binary"
   "fmt"
)
func BigEndian() {    // 大端序
   // 二進位制形式：0000 0000 0000 0000 0001 0002 0003 0004  
   var testInt int32 = 0x01020304  // 十六進位制表示
   fmt.Printf("%d use big endian: \n", testInt)   
   
   var testBytes []byte = make([]byte, 4)  
   binary.BigEndian.PutUint32(testBytes, uint32(testInt))   //大端序模式
   fmt.Println("int32 to bytes:", testBytes)  

   convInt := binary.BigEndian.Uint32(testBytes)  //大端序模式的位元組轉為int32
   fmt.Printf("bytes to int32: %d\n\n", convInt)
}

func LittleEndian() {  // 小端序
   //二進位制形式： 0000 0000 0000 0000 0001 0002 0003 0004
   var testInt int32 = 0x01020304  // 16進位制
   fmt.Printf("%d use little endian: \n", testInt)   

   var testBytes []byte = make([]byte, 4)
   binary.LittleEndian.PutUint32(testBytes, uint32(testInt)) //小端序模式
   fmt.Println("int32 to bytes:", testBytes)

   convInt := binary.LittleEndian.Uint32(testBytes) //小端序模式的位元組轉換
   fmt.Printf("bytes to int32: %d\n\n", convInt)
}

func main() {
   BigEndian()
   LittleEndian()
}

輸出結果：
16909060 use big endian:
int32 to bytes: [1 2 3 4] ### [0001 0002 0003 0004]
bytes to int32: 16909060

16909060 use little endian:
int32 to bytes: [4 3 2 1] ### [0004 0003 0002 0001]
bytes to int32: 16909060

四、RPCX

在RPCX框架中關於RPC呼叫過程涉及的傳遞訊息進行編碼的，採用的就是大端序模式

func (m Message) Encode() []byte {  // 編碼訊息
       // 編碼metadata將key-value轉為key=value&key=value形式
    meta := encodeMetadata(m.Metadata)  

    spL := len(m.ServicePath)   // 服務長度
    smL := len(m.ServiceMethod)  // 服務函式

    var err error
    payload := m.Payload   // 訊息體
    if m.CompressType() != None {  // 壓縮
        compressor := Compressors[m.CompressType()]
        if compressor == nil { // 預設使用None壓縮型別
            m.SetCompressType(None)
        } else {
            payload, err = compressor.Zip(m.Payload)  // GZIP壓縮
            if err != nil {   // 壓縮失敗 不對傳輸訊息進行壓縮
                m.SetCompressType(None)
                payload = m.Payload
            }
        }
    }

    // RPCX資料包 = header + ID + total size +
    // 服務名及內容： servicePath(size(servicePath) 、len(servicePath)) +
    // 服務函式及內容：serviceMethod(size(serviceMethod) 、 len(serviceMethod)) +
    // 後設資料及內容：   metadata(size(metadata) 、len(metadata)) +  
    // 訊息體及內容：payload(size(payload) 、 len(payload)) 

        // 訊息長度 = size(servicePath) + len(servicePath) + size(serviceMethod) 
       //        + len(serviceMethod) + size(metadata) + len(metadata) 
       //        + size(payload) + len(payload)
    totalL := (4 + spL) + (4 + smL) + (4 + len(meta)) + (4 + len(payload))  


    // header + dataLen + spLen + sp + smLen + sm 
       //              + metaL + meta + payloadLen + payload
    metaStart := 12 + 4 + (4 + spL) + (4 + smL) // meata開始位置

    payLoadStart := metaStart + (4 + len(meta)) // payLoad開始位置
    l := 12 + 4 + totalL

    data := make([]byte, l)
    copy(data, m.Header[:])  // 拷貝header內容

        // 將資料包以大端序模式進行編碼 
    //totalLen
    binary.BigEndian.PutUint32(data[12:16], uint32(totalL))  // 

    binary.BigEndian.PutUint32(data[16:20], uint32(spL))
    copy(data[20:20+spL], util.StringToSliceByte(m.ServicePath))

    binary.BigEndian.PutUint32(data[20+spL:24+spL], uint32(smL))
    copy(data[24+spL:metaStart], util.StringToSliceByte(m.ServiceMethod))

    binary.BigEndian.PutUint32(data[metaStart:metaStart+4], uint32(len(meta)))
    copy(data[metaStart+4:], meta)

    binary.BigEndian.PutUint32(data[payLoadStart:payLoadStart+4],
                                       uint32(len(payload)))
    copy(data[payLoadStart+4:], payload)

    return data
}