Golang二进制读写技巧与binary包使用

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Go中encoding/binary包用于基础类型及合规结构体的二进制编解码，依赖指定字节序、严格顺序读写，支持文件/网络/内存等io接口，不支持指针切片映射等非固定长度类型。

在 Go 中处理二进制文件读写，encoding/binary 包是核心工具，它提供对基本类型（如 int32、uint64、float64）的确定性字节序列编解码能力，特别适合协议解析、文件格式封装、网络数据交换等场景。

理解 binary.Write 和 binary.Read 的底层逻辑

binary.Write 和 binary.Read 不直接操作文件，而是作用于实现了 io.Writer 或 io.Reader 接口的任意对象（比如 *os.File、bytes.Buffer、net.Conn）。它们按指定字节序（binary.LittleEndian 或 binary.BigEndian）将 Go 值序列化为固定长度的字节流，或反向还原。注意：只支持基础类型和由它们组成的结构体（字段必须导出、无指针/切片/映射等非二进制友好类型）。

• 写入时，值会被“摊平”为连续字节，不带任何分隔符或类型信息
• 读取时，必须严格按写入顺序和相同类型、相同字节序逐个解码，否则会 panic 或读错数据
• 结构体字段若含数组（如 [4]byte）可直接读写；但 []byte 需自行处理长度前缀

写入二进制文件的典型流程

打开文件（os.Create），创建 binary.Write 所需的 io.Writer 上下文，按协议顺序写入各字段：

file, _ := os.Create("data.bin")
defer file.Close()

// 写入魔数（uint32）、版本号（uint8）、长度（uint16）、浮点数据（float64）
binary.Write(file, binary.LittleEndian, uint32(0x424C4F47)) // "GOLB" 反序
binary.Write(file, binary.LittleEndian, uint8(1))
binary.Write(file, binary.LittleEndian, uint16(1024))
binary.Write(file, binary.LittleEndian, float64(3.14159))

也可一次性写入结构体（前提是结构体满足要求）：

type Header struct {
    Magic  uint32
    Ver    uint8
    Len    uint16
    Value  float64
}
hdr := Header{0x424C4F47, 1, 1024, 3.14159}
binary.Write(file, binary.LittleEndian, hdr)

读取二进制文件的关键注意事项

读取必须与写入完全对齐：字节序一致、字段顺序一致、类型大小一致（例如 int 在 32 位/64 位系统上长度不同，应始终用 int32 或 int64 显式声明）。

• 使用 binary.Read 时，传入变量地址（&v），而非值本身
• 建议先用 os.Stat 检查文件大小是否足够，避免 io.ErrUnexpectedEOF
• 遇到变长字段（如字符串、切片），需提前约定长度字段，先读长度，再按长度读字节，最后转为字符串或切片

示例读取上述 header：

file, _ := os.Open("data.bin")
defer file.Close()

var hdr Header
err := binary.Read(file, binary.LittleEndian, &hdr)
if err != nil {
    log.Fatal(err)
}
fmt.Printf("%x %d %d %f\n", hdr.Magic, hdr.Ver, hdr.Len, hdr.Value)

处理常见变长数据的实用技巧

encoding/binary 本身不支持字符串或切片，但可通过组合方式实现：

• 字符串：先写入长度（如 uint32），再写入字节（[]byte(s)）；读取时先读长度 n，再用 io.ReadFull 读 n 字节，最后转 string()
• 字节切片：同字符串，但保留为 []byte；注意分配足够底层数组（可用 make([]byte, n)）
• 结构体嵌套数组：如 [16]byte 可直接读写；但 []byte 必须手动管理长度

小提示：调试时可用 hex.Dump(data) 查看原始字节，验证字节序和布局是否符合预期。

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