大端序和小端序

为什么有大小端之分

我一直都不理解，为什么要有大小端区分，尤其是小端，总是会忘记，因为他不符合人类的思维习惯，但存在即为合理，存在就有他存在的价值。这里有一个比较合理的解释：

计算机中电路优先处理低位字节，效率比较高，因为计算机都是从低位开始的，所以计算机内部处理都是小端字节序。

但是我们平常读写数值的方法，习惯用大端字节序，所以除了计算机的内部，其他场景大都是大端字节序，比如：网络传输和文件储存时都是用的大端字节序。所以大小端问题很可能与硬件或者软件的创造者们有关，实际在计算机工业应用上，不同的操作系统和不同的芯片类型都有所不同。不同的系统设计不同，所以我们也没必要深究为什么要有这个区分，只需要知道他们的原理就好了。

什么是大端、小端

大端模式：高位字节排放在内存的低地址端，低位字节排放在内存的高地址端;

小端模式：低位字节排放在内存的低地址端，高位字节排放在内存的高地址端；

这么说也有点模糊，还是配个图来看更清晰：

我们来看一看数值0x1A2B3C4D在大端与小端的表现形式，这里我们假设地址是从0x4000开始：

image.png

上图所示：大端和小端的字节序最小单位是1字节(8bit)，大端字节序就和我们平时的写法顺序一样，从低地址到高地址写入0x1A2B3C4D，而小端字节序就是我们平时的写法反过来，因为字节序最小单位为1字节，所以从低地址到高地址写入0x4D3C2B1A。

因为大端、小端很容易混记，所以分享一个我自己记忆的小技巧：

大端：高低高低，也就是高位字节排放在内存低地址端，高地址端存在低位字节；

小端：高高低低；也就是高位字节排放在内存的高地址端，低位字节排放在内存的低地址端；

大小端字节序转化

大小端的转换其实还算比较简单，通过位操作就可以实现，这里我们用uint32类型作为例子：

func SwapEndianUin32(val uint32)  uint32{
    return (val & 0xff000000) >> 24 | (val & 0x00ff0000) >> 8 |
        (val & 0x0000ff00) << 8 | (val & 0x000000ff) <<24
}

其实go官方库encoding/binary中已经提供了大小端使用的库，我们要想进行大小端转换，完全可以使用官方库，没必要自己造轮子。我们看一下这个库怎么使用：

// use encoding/binary
// bigEndian littleEndian
func BigEndianAndLittleEndianByLibrary()  {
    var value uint32 = 10
    by := make([]byte,4)
    binary.BigEndian.PutUint32(by,value)
    fmt.Println("转换成大端后 ",by)
    fmt.Println("使用大端字节序输出结果：",binary.BigEndian.Uint32(by))
    little := binary.LittleEndian.Uint32(by)
    fmt.Println("大端字节序使用小端输出结果：",little)
}
// 结果：
转换成大端后  [0 0 0 10]
使用大端字节序输出结果： 10
大端字节序使用小端输出结果： 167772160

grpc中对大端的应用

大家对gRPC一定很熟悉，最近在看gRPC源码时，看到gRPC封装message时，在封装header时，特意指定了使用大端字节序，源码如下：

// msgHeader returns a 5-byte header for the message being transmitted and the
// payload, which is compData if non-nil or data otherwise.
func msgHeader(data, compData []byte) (hdr []byte, payload []byte) {
    hdr = make([]byte, headerLen)
    if compData != nil {
        hdr[0] = byte(compressionMade)
        data = compData
    } else {
        hdr[0] = byte(compressionNone)
    }

    // Write length of payload into buf
    binary.BigEndian.PutUint32(hdr[payloadLen:], uint32(len(data)))
    return hdr, data
}

总结

• 大端小端是不同的字节顺序存储方式，统称为字节序
• 大端：是指数据的高字节位 保存在 内存的低地址中，而数据的低字节位 保存在 内存的高地址中。这样的存储模式有点儿类似于把数据当作字符串顺序处理：地址由小向大增加，而数据从高位往低位放。和我们”从左到右“阅读习惯一致。
• 小端：是指数据的高字节位 保存在 内存的高地址中，而数据的低字节位 保存在 内存的低地址中。这种存储模式将地址的高低和数据位权有效地结合起来，高地址部分权值高，低地址部分权值低，和我们的逻辑方法一致
• 区分：计算机处理字节序的时候，不知道什么是高位字节，什么是低位字节。它只知道按顺序读区字节，先读取第一个字节，再读取第二个字节，所以说我就可以根据这个特性来读判断大小端。
• 转换：通过位操作就可以实现，具体可以使用标准库encoding/binary；