go语言字符串底层 golang字符串底层

go语言string之Buffer与Builder

操作字符串离不开字符串的拼接，但是Go中string是只读类型，大量字符串的拼接会造成性能问题。

拼接字符串，无外乎四种方式，采用“+”，“fmt.Sprintf()”,"bytes.Buffer","strings.Builder"

上面我们创建10万字符串拼接的测试，可以发现"bytes.Buffer","strings.Builder"的性能最好，约是“+”的1000倍级别。

这是由于string是不可修改的，所以在使用“+”进行拼接字符串，每次都会产生申请空间，拼接，复制等操作，数据量大的情况下非常消耗资源和性能。而采用Buffer等方式，都是预先计算拼接字符串数组的总长度（如果可以知道长度），申请空间，底层是slice数组，可以以append的形式向后进行追加。最后在转换为字符串。这申请了不断申请空间的操作，也减少了空间的使用和拷贝的次数，自然性能也高不少。

bytes.buffer是一个缓冲byte类型的缓冲器存放着都是byte

是一个变长的 buffer，具有 Read 和Write 方法。 Buffer 的 零值 是一个 空的 buffer，但是可以使用，底层就是一个 []byte， 字节切片。

向Buffer中写数据，可以看出Buffer中有个Grow函数用于对切片进行扩容。

从Buffer中读取数据

strings.Builder的方法和bytes.Buffer的方法的命名几乎一致。

但实现并不一致，Builder的Write方法直接将字符拼接slice数组后。

其没有提供read方法，但提供了strings.Reader方式

Reader 结构:

Buffer:

Builder:

可以看出Buffer和Builder底层都是采用[]byte数组进行装载数据。

先来说说Buffer:

创建好Buffer是一个empty的，off 用于指向读写的尾部。

在写的时候，先判断当前写入字符串长度是否大于Buffer的容量，如果大于就调用grow进行扩容，扩容申请的长度为当前写入字符串的长度。如果当前写入字符串长度小于最小字节长度64，直接创建64长度的[]byte数组。如果申请的长度小于二分之一总容量减去当前字符总长度，说明存在很大一部分被使用但已读，可以将未读的数据滑动到数组头。如果容量不足，扩展2*c + n 。

其String()方法就是将字节数组强转为string

Builder是如何实现的。

Builder采用append的方式向字节数组后添加字符串。

从上面可以看出，[]byte的内存大小也是以倍数进行申请的，初始大小为 0，第一次为大于当前申请的最大 2 的指数，不够进行翻倍.

可以看出如果旧容量小于1024进行翻倍，否则扩展四分之一。（2048 byte 后，申请策略的调整）。

其次String()方法与Buffer的string方法也有明显区别。Buffer的string是一种强转，我们知道在强转的时候是需要进行申请空间，并拷贝的。而Builder只是指针的转换。

这里我们解析一下 *(*string)(unsafe.Pointer(b.buf)) 这个语句的意思。

先来了解下unsafe.Pointer 的用法。

也就是说，unsafe.Pointer 可以转换为任意类型，那么意味着，通过unsafe.Pointer媒介，程序绕过类型系统，进行地址转换而不是拷贝。

即*A = Pointer = *B

就像上面例子一样，将字节数组转为unsafe.Pointer类型，再转为string类型，s和b中内容一样，修改b,s也变了，说明b和s是同一个地址。但是对s重新赋值后，意味着s的地址指向了“WORLD”,它们所使用的内存空间不同了，所以s改变后，b并不会改变。

所以他们的区别就在于 bytes.Buffer 是重新申请了一块空间，存放生成的string变量， 而strings.Builder直接将底层的[]byte转换成了string类型返回了回来，去掉了申请空间的操作。

相关问答

Q1: go 语言中的 rune

rune是Go语言中一种特殊的数据类型,它是int32的别名,几乎在所有方面等同于int32,用于区分字符值和整数值，官方解释如下：

下面我们通过一个例子来看一下：

我们猜测一下结果，hello5 个字符+1 个空格+3 个汉子，算起来应该是 9 个，长度为 9 才对，但是我们执行一下，

结果打印是 15，这是为什么呢？

所以计算出的长度就等于 5+1+3*3=15

如果我们需要计算出字符串的长度，而不是底层字节的个数，那么可以使用下面的方法：

运行结果如下：

在 rune 定义上方还有一个，byte = uint8

Q2: golang获取到string和直接赋值strimg不一样

1、 string的定义

Golang中的string的定义在reflect包下的value.go中，定义如下：

StringHeader 是字符串的运行时表示，其中包含了两个字段，分别是指向数据数组的指针和数组的长度。

// 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

}

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

2、string不可变

Golang中的字符串是不可变的，不能通过索引下标的方式修改字符串中的数据：

在这里插入图片描述

运行代码，可以看到编译器报错，string是不可变的

在这里插入图片描述

但是能不能进行一些骚操作来改变元素的值呢？

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)

}

// 运行结果

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

1

2

3

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46

在上面的代码中，因为在go语言中不能进行指针的加减运算，因此取切片，让b的Data指针指向’,'所在的位置。然后把"hello,world"中的逗号改为点，但是发现还是不行，程序直接崩溃了。看来go语言中的指针得到了大大的限制，设计者并不想让程序员过度使用指针来写出一些不安全的代码。

3、使用string给另一个string赋值

Golang中的字符串的赋值并不是拷贝底层的字符串数组，而是数组指针和长度字段的拷贝。例如：当我们定义了一个字符串 a := “hello,world” 然后定义了 b := a 底层所做的操作只是创建了两个StringHeader的结构体，它们的Data字段都指向同一段数据，如下图：

在这里插入图片描述

我们可以利用代码来证实这一点：

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))

}

// 运行结果

hello, world

hello, world

a ptr: 0x6bdb76

b ptr: 0x6bdb76

1

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在上面的代码中，将a和b转换为StringHeader类型的指针，然后分别打印出，a和b的Data指针的值，发现是相同的

那么如果对a做切片赋值给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))

}

// 运行结果

hello,world

world

a ptr: 0xd4d849

b ptr: 0xd4d84f

1

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12

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15

16

17

18

19

20

0xd4d849 - 0xd4d84f = 0x000006

显然，也没有分配新的数组并拷贝数据，而是将原字符数组的指针的偏移赋给了b的StringHeader的Data

4、string重新赋值

如果对一个已经赋值的字符串重新赋值，也不会修改原内存空间，而是申请了新的内存空间，对其赋值，并指向新的内存空间。如下图：

在这里插入图片描述

也可以使用代码来证实一下：

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)

}

// 运行结果

a ptr: 0x3ed7f4

a len 11

b ptr: 0x3edb2c

b len: 12

1

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6

7

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golang中的字符串

在go中rune是一个unicode编码点。 我们都知道UTF-8将字符编码为1-4个字节，比如我们常用的汉字，UTF-8编码为3个字节。所以rune也是int32的别名。

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golang之字符串

Go语言的字符有两种类型： 一种是byte型，或者叫uint8类型，代表了ASCII码的一个字符。 一种是rune类型，或者叫int32类型，代表一个UTF-8字符，当需要处理中文、日文等unicode字符时，则需要用到rune类型。 ...

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Golang的 string 类型

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Golang Strings 官方包常用方法，学会这些够用了

1.判断是否以某字符串打头/结尾 2.字符串分割 3.返回子串索引 4.字符串连接 5.字符串转化为大小写 6.统计某个字符在字符串出现的次数 7.判断字符串的包含关系 8.字符串替换

Q3: Go 数据类型（五）字符串及底层字符类型

ASCII码：1B

其它字符：2-4B

中文编码：3B

fmt.Printf("the length of \"%s\" is %d \n",str,len(str))

或者使用 + 连接：

字符串可以通过数组下标方式访问其中的字符，一旦初始化后，内容不能修改

连接：

切片：

左闭右开区间

底层字符类型：

UTF-8编码按照上述方法转换会变乱码，因为一个中文字符编码需要三个字节。

Q4: golang unicode/utf8源码分析

包 utf-8 实现的功能和常量用于文章utf8编码,包含runes和utf8字节序列的转换功能.在unicode中，一个中文占两个字节，utf-8中一个中文占三个字节，golang默认的编码是utf-8编码，因此默认一个中文占三个字节，但是golang中的字符串底层实际上是一个byte数组.

Output:

RuneSelf该值的字节码值为128，在判断是否是常规的ascii码是使用。hicb字节码值为191. FF 的对应的字节码为255。

计算字符串中的rune数量,原理：首先取出字符串的码值，然后判断是不是个小于128的，如果是小于则直接continue.rune个数++.

如果是个十六进制f1.的则是无效字符，直接continue.rune个数++,也就是说一个无效的字符也当成一个字长为1的rune.如果字符的码值在first列表中的值和7按位的结果为其字长，比如上面示例中的 钢 。其字长为三位，第一位的值为 233 .二进制形式为 11101001 ;与7按位与后的值为0.从acceptRanges中取出的结果为{locb, hicb}。也就是标识 ox80 到 0xbf 之间的值。而结果n也就是直接size+3跳过3个字节后，rune个数++。其他函数的处理流程差不多，不再过多叙述。

示例：

ValidString返回值表明参数字符串是否是一个合法的可utf8编码的字符串。

RuneCount返回参数中包含的rune数量,第一个例子中将 utf8.RuneCountInString ,改成该方法调用，返回的结果相同。错误的和短的被当成一个长一字节的rune.单个字符 H 就表示一个长度为1字节的rune.

该函数标识参数是否以一个可编码的rune开头,上面的例子中，因为字符串是以一个ascii码值在0-127内的字符开头，所以在执行

first[p[0]] 时，取到的是 p[0] 是72,在first列表中，127之前的值都相同都为 0xF0 ,十进制标识为240，与7按位与后值为0，所以，直接返回 true .

和FullRune类似，只是参数为字符串形式

关于go语言字符串底层和golang字符串底层的介绍到此就结束了，不知道你从中找到你需要的信息了吗 ？如果你还想了解更多这方面的信息，记得收藏关注本站。