Go语言字符串的用法还是比较简单的,罕用也就是字符串相加,字符串与byte切片、rune切片相互转换,字符串输入等等操作。那有什么可学的呢?其实还是有一些细节须要关注,比方字符串"只读"个性,字符串编码等等。

基本操作

  字符串只读?是的,就是你想的那样,只读就是不能批改的意思。那上面程序怎么解释呢?

package mainimport "fmt"func main() {    str := "hello"    str += " world"    fmt.Println(str)   //hello world}

  看到了吧,我的确扭转了字符串str的值。是的,字符串str的确扭转了,而字符串的确也是只读的;这里可能存在一些歧义,筹备的说,应该是字符串变量str指向了新的字符串。字符串"hello"并没有扭转,只是创立了一个新的字符串"hello world",同时让字符串变量str指向这个新的字符串。还有一个办法验证这个说法:

go tool compile -S -N -l test.gogo.string."hello" SRODATA dupok size=5    0x0000 68 65 6c 6c 6f                                   hellogo.string." world" SRODATA dupok size=6    0x0000 20 77 6f 72 6c 64                                 world

  go.string."hello"所属内存区域是SRODATA,RO就是read only只读的意思。再举一个事例:字符串不能依照索引操作,如果将将字符串转换为byte切片,按理说byte切片与字符串底层数据应该共用,那么批改该byte切片,字符串也应该同步扭转。

package mainimport "fmt"func main() {    str := "hello world"    //字符串转化为byte切片,批改切片元素    b := []byte(str)    b[0] = 69    fmt.Println(str)          //hello world    for _, c := range b {        fmt.Printf("%c", c)   //Eello world    }}

  byte切片的确被批改了,而字符串变量str却没有扭转,为什么呢?因为字符串是只读的,所以在[]byte(str)强制类型转化时,会执行了数据的拷贝,防止批改byte切片影响原字符串。

  最初在应用字符串时,还须要留神一个问题:len用于获取字符串长度,纯英文字符串一切正常,然而当字符串中蕴含中文时,状况就有些不同了。

package mainimport "fmt"func main() {    str := "Go语言还是挺不错的"    fmt.Println(len(str))   //26}

  str字符串蕴含2个英文字母,8个中文汉字,输入显示字符串长度是26。这就有Go语言字符串编码无关了,Go语言字符串采取utf-8编码,一个中文汉字占3个字节,所以算下来字符串长度就是26了。那的确想获取字符串的字符数目呢?可通过上面形式:

package mainimport "fmt"func main() {    str := "Go语言还是挺不错的"    r := []rune(str)   //rune其实就是int32,4字节示意一个字符;r相当于字符切片    fmt.Println(len(r))    n := 0    for _, _ = range str {    //range遍历字符串,返回字符索引,与以后字符        n ++    }    fmt.Println(n)}

实现原理

  上面咱们将联合底层实现原理,一一解释下面的几种状况:字符串相加,字符串与byte切片转换,字符串与rune切片相互转换。

  字符串构造定义以及基本操作能够在文件runtime/string.go查看,字符串构造定义比切片相似,略微简略些,因为字符串只读,所以没有必要预调配空间,也就不须要cap字段:

type stringStruct struct {    str unsafe.Pointer    len int}

  str指向底层真正存储字符串的数组,只是咱们不能获取到该数组援用,所以也就无奈间接批改字符串。而字符串在作为输出参数时,传递的也是该构造;len函数获取字符串长度时,字符串变量地址 +8字节就是了,这些都和上一大节切片的基本原理十分相似。

  s字符串相加,编译阶段会替换为函数调用concatstrings,其实现也挺简略的,计算所有字符串长度之和,申请内存,拷贝原始多个字符串到新的内存,结构字符串构造体stringStruct返回。函数concatstrings外围逻辑如下:

func concatstrings(a []string) string {    l := 0    //计算所有字符串长度之和    for _, x := range a {        n := len(x)        l += n    }    var s string    var b []byte    //申请内存    p := mallocgc(uintptr(l), nil, false)    //结构字符串stringStruct构造    (*stringStruct)(unsafe.Pointer(s)).str = p    (*stringStruct)(unsafe.Pointer(s)).len = l    //借切片拷贝    *(*slice)(unsafe.Pointer(&b)) = slice{p, l, l}    for _, x := range a {        copy(b, x)        b = b[len(x):]    }    return s}

  看到了吧,字符串相加,是申请了新的内存,并执行了数据拷贝,原始字符串没有产生任何扭转,往往扭转的只是字符串变量指向的内存地址。

  字符串转化为byte切片,批改切片,为什么字符串却没有扭转,要答复这个问题,只能看字符串转化切片的实现函数了。通过[]byte("")模式类型强转,编译阶段会替换为函数调用stringtoslicebyte,而该函数其实也是申请新的内存,拷贝数据,结构切片构造返回。函数stringtoslicebyte外围逻辑如下:

func stringtoslicebyte(s string) []byte {    var b []byte    //申请内存    cap := roundupsize(uintptr(len(s)))    p := mallocgc(cap, nil, false)    //结构切片构造 & 拷贝数据    *(*slice)(unsafe.Pointer(&b)) = slice{p, len(s), int(cap)}    copy(b, s)    return b}

  字符串转化为rune切片的逻辑与stringtoslicebyte十分相似,只是rune类型占4个字节罢了。这里就不再赘述了。

罕用库函数 & stringBuilder

  包strings定义了一些罕用的字符串库函数,如下:

//字符串比拟func Compare(a, b string) int//字符串是否以xxx开始func HasPrefix(s, prefix string) bool//字符串是否以xxx完结func HasSuffix(s, suffix string) bool//字符串是否蕴含指定子串func Contains(s, substr string) bool//返回子串在字符串是的地位,-1字符串不蕴含子串,还有更高级的字符串查找stringFinderfunc Index(s, substr string) int//字符串数组转换为字符串,按sep分隔func Join(elems []string, sep string) string//字符串分隔为字符串数组func Split(s, sep string) []string//字符串替换,还有更高级的字符串替换Replacerfunc Replace(s, old, new string, n int) string//字符串大小写转换func ToLower(s string) stringfunc ToUpper(s string) string……

  这些库函数非常简单,我就不一一介绍了,这里次要提一下字符串构建stringBuilder。下面咱们说过Go语言字符串是只读的,不能批改的,字符串相加也是通过申请内存与数据拷贝形式实现,那么如果存在大量的字符串相加呢?每次都申请内存拷贝数据效率会十分差,这也是stringBuilder存在的起因。stringBuilder底层保护了一个[]byte,追加字符串只是追加到该切片,最终一次性转换该切片为字符串,防止了两头N屡次的内存申请与数据拷贝。

  咱们写一个小事例,测试验证大量字符串相加状况下,stringBuilder带来的性能晋升:

package mainimport (    "fmt"    "strings"    "time")func main() {    count := 100000    start := time.Now()    s := ""    for i := 0; i < count; i ++ {        s += "abc"    }    fmt.Println(time.Now().Sub(start).Microseconds())   //1466286奥妙    start1 := time.Now()    b := strings.Builder{}    for i := 0; i < count; i ++ {        b.WriteString("abc")    }    fmt.Println(time.Now().Sub(start1).Microseconds()) //492奥妙,效率晋升非常明显。}

字符串编码

  下面咱们介绍到,Go语言一个汉字占3字节,所有字符串蕴含汉字时,len返回字符串长度大于字符数。咱们都晓得计算机存储只辨认二进制,所以字符须要编码为二进制,那么Go语言字符串到底采取哪种编码方式呢?

  先简略介绍下几个罕用编码。最简略的编码就是ASCII码了,只需一个字节,能够示意一些根本的字符、数字与字母,如"? \ ! . 10 A b c"。那么中文怎么办?一个字节必定是无奈满足的。于是诞生了unicode编码,占两个字节,能够包容所有语言的大部分文字。在unicode编码方式下,所有字符都须要两个字节,不管汉字还是字母(高字节全0,低字节就是ASCII码),显然对于字母有些节约空间了。所以又诞生了utf-8编码,这时候字符能够占1-4字节(可变的),中文汉字在utf-8编码方式占3个字节,英文字母占1个字节,Go语言采纳的就是该编码方式。这下终于明确了如何计算蕴含汉字的字符串长度了。

  话不多说,再来个小事例测试一下:

package mainimport "fmt"func main() {    str := "Go语言还是挺不错的"    r := []rune(str)    for _, v := range r{        fmt.Printf("%x ", v)    }}//47 6f 8bed 8a00 8fd8 662f 633a 4e0d 9519 7684

  如同有些许不对劲,这些汉字貌似只占了2字节,这些是utf-8编码吗?其实下面输入的都是unicode编码,所有字符都占2字节。读者能够找一些工具测试下,将下面字符串转换为unicode,比照看后果是否统一。

  必须要阐明的是,rune其实就是int32,该类型原本就占4字节。Go语言字符串在存储时,的确是采纳utf-8编码,然而当转化为[]rune操作时,又将所有字符转化为unicode编码。字符串与[]rune转化函数为stringtoslicerune/slicerunetostring。unicode编码与utf-8编码转化函数定义在文件runtime/utf8.go,别离为decoderune/encoderune。

  这里就不具体介绍这几个函数的具体实现了。不过须要留神的是,在应用range遍历字符串时,返回的是字符,也存在utf-8到unicode编码转换。range的实现逻辑在源码中找不到,是编译阶段主动生成的,如下:

//参考:cmd/compile/internal/walk/range.go:walkRange// Transform string range statements like "for v1, v2 = range a" into//// ha := a// for hv1 := 0; hv1 < len(ha); {//   hv1t := hv1//   hv2 := rune(ha[hv1])//   if hv2 < utf8.RuneSelf {//      hv1++//   } else {//      hv2, hv1 = decoderune(ha, hv1)//   }//   v1, v2 = hv1t, hv2//   // original body// }

总结

  字符串的根本应用与实现原理就解说到这里了,要牢记字符串是不可读的,而字符串相加,字符串与[]byte/[]rune相互转换都是通过申请内存以及数据拷贝形式实现的。另外要留神中文汉字编码占3个字节,所以蕴含中文汉字的字符串,其长度与字符数是不同的。