Golang基礎教學之字串string範例詳解

2022-07-11 14:01:44

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 是字串的執行時表示，其中包含了兩個欄位，分別是指向資料陣列的指標和陣列的長度。

// 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中的字串是不可變的，不能通過索引下標的方式修改字串中的資料：

執行程式碼，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)
}

// 執行結果
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

在上面的程式碼中，因為在go語言中不能進行指標的加減運算，因此取切片，讓b的Data指標指向’,'所在的位置。然後把"hello,world"中的逗號改為點，但是發現還是不行，程式直接崩潰了。看來go語言中的指標得到了大大的限制，設計者並不想讓程式設計師過度使用指標來寫出一些不安全的程式碼。

3、使用string給另一個string賦值

Golang中的字串的賦值並不是拷貝底層的字串陣列，而是陣列指標和長度欄位的拷貝。例如：當我們定義了一個字串 a := “hello,world” 然後定義了 b := a 底層所做的操作只是建立了兩個StringHeader的結構體，它們的Data欄位都指向同一段資料，如下圖：

我們可以利用程式碼來證實這一點：

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))
}

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

在上面的程式碼中，將a和b轉換為StringHeader型別的指標，然後分別列印出，a和b的Data指標的值，發現是相同的

那麼如果對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))
}

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

0xd4d849 - 0xd4d84f = 0x000006

顯然，也沒有分配新的陣列並拷貝資料，而是將原字元陣列的指標的偏移賦給了b的StringHeader的Data

4、string重新賦值

如果對一個已經賦值的字串重新賦值，也不會修改原記憶體空間，而是申請了新的記憶體空間，對其賦值，並指向新的記憶體空間。如下圖：

也可以使用程式碼來證實一下：

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)
}

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

補充：字串拼接

字串可以很方便的拼接，像下面這樣：

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

即便有非常多的字串需要拼接，效能上也有比較好的保證，因為新字串的記憶體空間是一次分配完成的，所以效能消耗主要在拷貝資料上。

一個拼接語句的字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串長度，據此申請記憶體，第二次遍歷會把字串逐個拷貝過去。

字串拼接虛擬碼如下：

func concatstrings(a []string) string { // 字串拼接
    length := 0        // 拼接後總的字串長度
 
    for _, str := range a {
        length += length(str)
    }
 
    s, b := rawstring(length) // 生成指定大小的字串，返回一個string和切片，二者共用記憶體空間
 
    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，所以這裡使用rawstring()方法初始化一個指定大小的string，同時返回一個切片，二者共用同一塊記憶體空間，後面向切片中拷貝資料，也就間接修改了string。

rawstring()原始碼如下：

func rawstring(size int) (s string, b []byte) { // 生成一個新的string，返回的string和切片共用相同的空間
    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

到此這篇關於Golang基礎教學之字串string範例詳解的文章就介紹到這了,更多相關Golang字串string詳解內容請搜尋it145.com以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大家以後多多支援it145.com！