String

文章目录

• • String
  • • 数据结构
    • string操作
    • • 声明
      • []byte转string
      • string转[]byte
      • 字符串拼接
      • 为什么字符串不支持修改？
      • []byte转换成string一定会拷贝内存吗？
      • string和[]byte如何取舍

go标准库 builtin 给出了所有内置类型的定义。源代码位于 src/builtin/builtin.go

• string是8比特字节的集合
• 通常但并不一定是UTF-8编码的文本。
• 另外，还提到了两点，非常重要：
  • string可以为空（长度为0）,但不会是nil
  • string对象不可以修改

数据结构

• tringStruct.str：字符串的首地址

• stringStruct.len：字符串的长度

• 跟切片有些类似，只不过切片还有一个表示容量的成员

• 事实上string和切片，准确的说是byte切片经常发生转换

string操作

声明

// 如下代码所示，可以声明一个string变量赋予初值
var str string
str = "Hello World"

// 字符串构建过程是先跟据字符串构建stringStruct，再转换成string
// 转换的源码如下：
import "unsafe"

func gostringnocopy(str *byte) string { 
    // 跟据字符串地址构建string
	ss := stringStruct{str: unsafe.Pointer(str), len: findnull(str)} 
    // 先构造stringStruct
	s := *(*string)(unsafe.Pointer(&ss)) 
    // 再将stringStruct转换成string
	return s
}

• string
  • 在runtime包中是stringStruct
  • 对外呈现叫做string

[]byte转string

func GetStringBySlice(s []byte) string {
	return string(s)
}

• 这种转换需要一次内存拷贝
• 转换过程如下：
  • 跟据切片的长度申请内存空间
    • 假设内存地址为p，切片长度为len(b)
  • 构建string
    • （string.str = p；string.len = len；）
  • 拷贝数据(切片中数据拷贝到新申请的内存空间)

转换示例图：

string转[]byte

func GetSliceByString(str string) []byte {
	return []byte(str)
}

• 也需要一次内存拷贝
• 过程如下：
  • 申请切片内存空间
  • 将string拷贝到切片

转换示意图：

字符串拼接

// 字符串可以很方便的拼接，像下面这样：
str := "Str1" + "Str2" + "Str3"

• 即便非常多的字符串需要拼接，性能上也有比较好的保证
  • 因为新字符串的内存空间是一次分配完成的
  • 所以性能消耗主要在拷贝数据上
• 一个拼接语句的字符串
  • 编译时都会被存放到一个切片中
  • 拼接过程需要遍历两次切片
  • 第一次遍历获取总的字符串长度，据此申请内存
  • 第二次遍历会把字符串逐个拷贝过去。

// 字符串拼接伪代码如下：
func concatstring(a []string) string {
	// 拼接后总的字符串长度
	length := 0
	
	for _, str := range a {
		length += length(str)
	}
	
	// 生成指定大小的字符串，返回一个string和切片，二者共享内存空间
	s, b := rawstring(length)
	
	for _, str := range a {
		// string 无法修改，只能通过切片修改
		copy(b, str)
		b = b[len(str):]
	}
	return s
}
// 因为string是无法直接修改的
// 所以这里使用rawstring()方法初始化一个指定大小的string
// 同时返回一个切片，二者共享同一块内存空间
// 后面向切片中拷贝数据，也就间接修改了string



// rawstring()源代码如下：
// 生成一个新的string，返回的string和切片共享相同的空间
func rawstring(size int) (s string, b []byte) {
	p := mallocgc(uintptr(size), nil, false)

	stringStructOf(&s).str = p
	stringStructOf(&s).len = size

	*(*slice)(unsafe.Pointer(&b)) = slice{p, size, size}
	return
}

为什么字符串不支持修改？

• 像C++语言中的string，其本身拥有内存空间，修改string是支持的

• 但Go的实现中

  • string不包含内存空间只有一个内存的指针

    • 好处是string变得非常轻量
    • 可以很方便的进行传递
    • 不用担心内存拷贝

  • string通常指向字符串字面量

    • 而字符串字面量存储位置是只读段，而不是堆或栈上
    • 所以才有了string不可修改的约定

[]byte转换成string一定会拷贝内存吗？

• byte切片转换成 string时
• 并不会拷贝内存，而是直接返回一个string
• 指针(string.str)指向切片的内存。
• 比如，编译器会识别如下临时场景：
  • 使用m[string(b)]来查找map（map是string为key，临时把切片b转成string）
  • 字符串拼接，如”<” + “string(b)” + “>”
  • 字符串比较：string(b) == “foo”
• 因为是临时把byte切片转换成string，也就避免了因byte切片同容改成而导致string引用失败的情况，所以此时可以不必拷贝内存新建一个string

string和[]byte如何取舍

两者因数据结构不同，其衍生出来的方法也不同，要跟据实际应用场景来选择

• string 擅长的场景

  • 需要字符串比较的场景
  • 不需要nil字符串的场景

• []byte擅长的场景

  • 修改字符串的场景，尤其是修改粒度为1个字节；
  • 函数返回值，需要用nil表示含义的场景；
  • 需要切片操作的场景；

• 虽然string适用的场景不如[]byte多

  • 但因为string直观，在实际应用中还是大量存在
  • 在偏底层的实现中 []byte使用更多