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Golang基礎教程之字符串string實例詳解_Golang

作者：CoreDump丶 ? 更新時間： 2022-09-02 編程語言

1、 string的定義

Golang中的string的定義在reflect包下的value.go中，定義如下：

StringHeader 是字符串的運行時表示，其中包含了兩個字段，分別是指向數據數組的指針和數組的長度。

// StringHeader is the runtime representation of a string.
// It cannot be used safely or portably and its representation may
// change in a later release.
// Moreover, the Data field is not sufficient to guarantee the data
// it references will not be garbage collected, so programs must keep
// a separate, correctly typed pointer to the underlying data.
type StringHeader struct {
	Data uintptr
	Len  int
}

2、string不可變

Golang中的字符串是不可變的，不能通過索引下標的方式修改字符串中的數據：

運行代碼，可以看到編譯器報錯，string是不可變的

但是能不能進行一些騷操作來改變元素的值呢？

package main

import (
	"fmt"
	"reflect"
	"unsafe"
)

func main() {

	a := "hello,world"
	b := a[6:]


	bptr := (*reflect.StringHeader) (unsafe.Pointer(&b))

	fmt.Println(a)
	fmt.Println(b)

	*(*byte)(unsafe.Pointer(bptr.Data)) = '.'

	fmt.Println(a)
	fmt.Println(b)
}

// 運行結果
hello,world
world
unexpected fault address 0x49d7e3
fatal error: fault
[signal 0xc0000005 code=0x1 addr=0x49d7e3 pc=0x4779fa]

goroutine 1 [running]:
runtime.throw(0x49c948, 0x5)
	C:/Program Files/Go/src/runtime/panic.go:1117 +0x79 fp=0xc0000dbe90 sp=0xc0000dbe60 pc=0x405fd9
runtime.sigpanic()
	C:/Program Files/Go/src/runtime/signal_windows.go:245 +0x2d6 fp=0xc0000dbee8 sp=0xc0000dbe90 pc=0x4189f6
main.main()
	F:/go_workspace/src/code/string_test/main.go:20 +0x13a fp=0xc0000dbf88 sp=0xc0000dbee8 pc=0x4779fa
runtime.main()
	C:/Program Files/Go/src/runtime/proc.go:225 +0x256 fp=0xc0000dbfe0 sp=0xc0000dbf88 pc=0x4087f6
runtime.goexit()
	C:/Program Files/Go/src/runtime/asm_amd64.s:1371 +0x1 fp=0xc0000dbfe8 sp=0xc0000dbfe0 pc=0x435da1

Process finished with the exit code 2

在上面的代碼中，因為在go語言中不能進行指針的加減運算，因此取切片，讓b的Data指針指向’,'所在的位置。然后把"hello,world"中的逗號改為點，但是發現還是不行，程序直接崩潰了。看來go語言中的指針得到了大大的限制，設計者并不想讓程序員過度使用指針來寫出一些不安全的代碼。

3、使用string給另一個string賦值

Golang中的字符串的賦值并不是拷貝底層的字符串數組，而是數組指針和長度字段的拷貝。例如：當我們定義了一個字符串 a := “hello,world” 然后定義了 b := a 底層所做的操作只是創建了兩個StringHeader的結構體，它們的Data字段都指向同一段數據，如下圖：

我們可以利用代碼來證實這一點：

package main

import (
	"fmt"
	"reflect"
	"unsafe"
)

func main() {

	a := "hello,world"
	b := a

	fmt.Println(a)
	fmt.Println(b)

	aptr := (*reflect.StringHeader) (unsafe.Pointer(&a))
	bptr := (*reflect.StringHeader) (unsafe.Pointer(&b))

	fmt.Println("a ptr:", unsafe.Pointer(aptr.Data))
	fmt.Println("b ptr:", unsafe.Pointer(bptr.Data))
}

// 運行結果
hello, world
hello, world
a ptr: 0x6bdb76
b ptr: 0x6bdb76

在上面的代碼中，將a和b轉換為StringHeader類型的指針，然后分別打印出，a和b的Data指針的值，發現是相同的

那么如果對a做切片賦值給b呢？

func main() {

	a := "hello,world"
	b := a[6:]

	fmt.Println(a)
	fmt.Println(b)

	aptr := (*reflect.StringHeader) (unsafe.Pointer(&a))
	bptr := (*reflect.StringHeader) (unsafe.Pointer(&b))

	fmt.Println("a ptr:", unsafe.Pointer(aptr.Data))
	fmt.Println("b ptr:", unsafe.Pointer(bptr.Data))
}

// 運行結果
hello,world
world
a ptr: 0xd4d849
b ptr: 0xd4d84f

0xd4d849 - 0xd4d84f = 0x000006

顯然，也沒有分配新的數組并拷貝數據，而是將原字符數組的指針的偏移賦給了b的StringHeader的Data

4、string重新賦值

如果對一個已經賦值的字符串重新賦值，也不會修改原內存空間，而是申請了新的內存空間，對其賦值，并指向新的內存空間。如下圖：

也可以使用代碼來證實一下：

package main

import (
	"fmt"
	"reflect"
	"unsafe"
)

func main() {

	a := "hello,world"

	aptr := (*reflect.StringHeader) (unsafe.Pointer(&a))

	fmt.Println("a ptr:", unsafe.Pointer(aptr.Data))
	fmt.Println("a len", aptr.Len)

	a = "hello,golang"
	newAPtr := (*reflect.StringHeader) (unsafe.Pointer(&a))
	fmt.Println("b ptr:", unsafe.Pointer(newAPtr.Data))
	fmt.Println("b len:", newAPtr.Len)
}

// 運行結果
a ptr: 0x3ed7f4
a len 11
b ptr: 0x3edb2c
b len: 12

補充：字符串拼接

字符串可以很方便的拼接，像下面這樣：

str := "Str1" + "Str2" + "Str3"

即便有非常多的字符串需要拼接，性能上也有比較好的保證，因為新字符串的內存空間是一次分配完成的，所以性能消耗主要在拷貝數據上。

一個拼接語句的字符串編譯時都會被存放到一個切片中，拼接過程需要遍歷兩次切片，第一次遍歷獲取總的字符串長度，據此申請內存，第二次遍歷會把字符串逐個拷貝過去。

字符串拼接偽代碼如下：

func concatstrings(a []string) string { // 字符串拼接
    length := 0        // 拼接后總的字符串長度
 
    for _, str := range a {
        length += length(str)
    }
 
    s, b := rawstring(length) // 生成指定大小的字符串，返回一個string和切片，二者共享內存空間
 
    for _, str := range a {
        copy(b, str)    // string無法修改，只能通過切片修改
        b = b[len(str):]
    }
    
    return s
}

因為string是無法直接修改的，所以這里使用rawstring()方法初始化一個指定大小的string，同時返回一個切片，二者共享同一塊內存空間，后面向切片中拷貝數據，也就間接修改了string。

rawstring()源代碼如下：

func rawstring(size int) (s string, b []byte) { // 生成一個新的string，返回的string和切片共享相同的空間
    p := mallocgc(uintptr(size), nil, false)
 
    stringStructOf(&s).str = p
    stringStructOf(&s).len = size
 
    *(*slice)(unsafe.Pointer(&b)) = slice{p, size, size}
    return
}

總結

原文鏈接：https://blog.csdn.net/Peerless__/article/details/121209732

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