Golang的string類型底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，本質(zhì)也是一個(gè)結(jié)構(gòu)體實(shí)例，且是const不可變。
string的底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
通過(guò)下面一個(gè)例子來(lái)看：
package main
import (
"fmt"
"unsafe"
)
// from: string.go 在GoLand IDE中雙擊shift快速找到
type stringStruct struct {
array unsafe.Pointer // 指向一個(gè) [len]byte 的數(shù)組
length int // 長(zhǎng)度
}
func main() {
test := "hello"
p := (*str)(unsafe.Pointer(test))
fmt.Println(p, p) // 0xc420070018 {0xa3f71 5}
c := make([]byte, p.length)
for i := 0; i p.length; i++ {
tmp := uintptr(unsafe.Pointer(p.array)) // 指針類型轉(zhuǎn)換通過(guò)unsafe包
c[i] = *(*byte)(unsafe.Pointer(tmp + uintptr(i))) // 指針運(yùn)算只能通過(guò)uintptr
}
fmt.Println(c) // [104 101 108 108 111]
fmt.Println(string(c)) // [byte] --> string, "hello"
test2 := test + " world" // 字符串是不可變類型，會(huì)生成一個(gè)新的string實(shí)例
p2 := (*str)(unsafe.Pointer(test2))
fmt.Println(p2, p2) // 0xc420028030 {0xc42000a2e5 11}
fmt.Println(test2) // hello, world
}
string的拼接與修改
+操作
string類型是一個(gè)不可變類型，那么任何對(duì)string的修改都會(huì)新生成一個(gè)string的實(shí)例，如果是考慮效率的場(chǎng)景就要好好考慮一下如何修改了。先說(shuō)一下最長(zhǎng)用的+操作，同樣上面的例子，看一下+操作拼接字符串的反匯編：
25 test2 := test + " world"
0x00000000004824d7 +1127>: lea 0x105a2(%rip),%rax # 0x492a80
0x00000000004824de +1134>: mov %rax,(%rsp)
0x00000000004824e2 +1138>: callq 0x40dda0 runtime.newobject> # 調(diào)用newobject函數(shù)
0x00000000004824e7 +1143>: mov 0x8(%rsp),%rax
0x00000000004824ec +1148>: mov %rax,0xa0(%rsp)
0x00000000004824f4 +1156>: mov 0xa8(%rsp),%rax
0x00000000004824fc +1164>: mov 0x8(%rax),%rcx
0x0000000000482500 +1168>: mov (%rax),%rax
0x0000000000482503 +1171>: mov %rax,0x8(%rsp)
0x0000000000482508 +1176>: mov %rcx,0x10(%rsp)
0x000000000048250d +1181>: movq $0x0,(%rsp)
0x0000000000482515 +1189>: lea 0x30060(%rip),%rax # 0x4b257c
0x000000000048251c +1196>: mov %rax,0x18(%rsp)
0x0000000000482521 +1201>: movq $0x6,0x20(%rsp)
0x000000000048252a +1210>: callq 0x43cc00 runtime.concatstring2> # 調(diào)用concatstring2函數(shù)
因?yàn)楫?dāng)前go[2018.11 version: go1.11]的不是遵循默認(rèn)的x86 calling convention用寄存器傳參，而是通過(guò)stack進(jìn)行傳參，所以go的反匯編不像c的那么容易理解，不過(guò)大概看懂+背后的操作還是沒(méi)問(wèn)題的，看一下runtime源碼的拼接函數(shù)：
func concatstring2(buf *tmpBuf, a [2]string) string {
return concatstrings(buf, a[:])
}
// concatstrings implements a Go string concatenation x+y+z+...
// The operands are passed in the slice a.
// If buf != nil, the compiler has determined that the result does not
// escape the calling function, so the string data can be stored in buf
// if small enough.
func concatstrings(buf *tmpBuf, a []string) string {
idx := 0
l := 0
count := 0
for i, x := range a {
n := len(x)
if n == 0 {
continue
}
if l+n l {
throw("string concatenation too long")
}
l += n
count++
idx = i
}
if count == 0 {
return ""
}
// If there is just one string and either it is not on the stack
// or our result does not escape the calling frame (buf != nil),
// then we can return that string directly.
if count == 1 (buf != nil || !stringDataOnStack(a[idx])) {
return a[idx]
}
s, b := rawstringtmp(buf, l)
for _, x := range a {
copy(b, x) // 最關(guān)鍵的拷貝操作
b = b[len(x):]
}
return s
}
分析runtime的concatstrings實(shí)現(xiàn)，可以看出+最后新申請(qǐng)buf，拷貝原來(lái)的string到buf，最后返回新實(shí)例。那么每次的+操作，都會(huì)涉及新申請(qǐng)buf，然后是對(duì)應(yīng)的copy。如果反復(fù)使用+，就不可避免有大量的申請(qǐng)內(nèi)存操作，對(duì)于大量的拼接，性能就會(huì)受到影響了。
bytes.Buffer
通過(guò)看源碼，bytes.Buffer 增長(zhǎng)buffer時(shí)是按照2倍來(lái)增長(zhǎng)內(nèi)存，可以有效避免頻繁的申請(qǐng)內(nèi)存，通過(guò)一個(gè)例子來(lái)看：
func main() {
var buf bytes.Buffer
for i := 0; i 10; i++ {
buf.WriteString("hi ")
}
fmt.Println(buf.String())
}
對(duì)應(yīng)的byte包庫(kù)函數(shù)源碼
// @file: buffer.go
func (b *Buffer) WriteString(s string) (n int, err error) {
b.lastRead = opInvalid
m, ok := b.tryGrowByReslice(len(s))
if !ok {
m = b.grow(len(s)) // 高效的增長(zhǎng)策略 -> let capacity get twice as large
}
return copy(b.buf[m:], s), nil
}
// @file: buffer.go
// let capacity get twice as large !!!
func (b *Buffer) grow(n int) int {
m := b.Len()
// If buffer is empty, reset to recover space.
if m == 0 b.off != 0 {
b.Reset()
}
// Try to grow by means of a reslice.
if i, ok := b.tryGrowByReslice(n); ok {
return i
}
// Check if we can make use of bootstrap array.
if b.buf == nil n = len(b.bootstrap) {
b.buf = b.bootstrap[:n]
return 0
}
c := cap(b.buf)
if n = c/2-m {
// We can slide things down instead of allocating a new
// slice. We only need m+n = c to slide, but
// we instead let capacity get twice as large so we
// don't spend all our time copying.
copy(b.buf, b.buf[b.off:])
} else if c > maxInt-c-n {
panic(ErrTooLarge)
} else {
// Not enough space anywhere, we need to allocate.
buf := makeSlice(2*c + n)
copy(buf, b.buf[b.off:])
b.buf = buf
}
// Restore b.off and len(b.buf).
b.off = 0
b.buf = b.buf[:m+n]
return m
}
string.join
這個(gè)函數(shù)可以一次申請(qǐng)最終string的大小，但是使用得預(yù)先準(zhǔn)備好所有string，這種場(chǎng)景也是高效的，一個(gè)例子：
func main() {
var strs []string
for i := 0; i 10; i++ {
strs = append(strs, "hi")
}
fmt.Println(strings.Join(strs, " "))
}
對(duì)應(yīng)庫(kù)的源碼：
// Join concatenates the elements of a to create a single string. The separator string
// sep is placed between elements in the resulting string.
func Join(a []string, sep string) string {
switch len(a) {
case 0:
return ""
case 1:
return a[0]
case 2:
// Special case for common small values.
// Remove if golang.org/issue/6714 is fixed
return a[0] + sep + a[1]
case 3:
// Special case for common small values.
// Remove if golang.org/issue/6714 is fixed
return a[0] + sep + a[1] + sep + a[2]
}
// 計(jì)算好最終的string的大小
n := len(sep) * (len(a) - 1) //
for i := 0; i len(a); i++ {
n += len(a[i])
}
b := make([]byte, n)
bp := copy(b, a[0])
for _, s := range a[1:] {
bp += copy(b[bp:], sep)
bp += copy(b[bp:], s)
}
return string(b)
}
strings.Builder (go1.10+)
看到這個(gè)名字，就想到了Java的庫(kù)，哈哈，這個(gè)Builder用起來(lái)是最方便的，不過(guò)是在1.10后引入的。其高效也是體現(xiàn)在2倍速的內(nèi)存增長(zhǎng), WriteString函數(shù)利用了slice類型對(duì)應(yīng)append函數(shù)的2倍速增長(zhǎng)。
一個(gè)例子：
func main() {
var s strings.Builder
for i := 0; i 10; i++ {
s.WriteString("hi ")
}
fmt.Println(s.String())
}
對(duì)應(yīng)庫(kù)的源碼
@file: builder.go
// WriteString appends the contents of s to b's buffer.
// It returns the length of s and a nil error.
func (b *Builder) WriteString(s string) (int, error) {
b.copyCheck()
b.buf = append(b.buf, s...)
return len(s), nil
}
總結(jié)
Golang的字符串處理還是挺方便的，有垃圾回收和一些內(nèi)置的語(yǔ)言級(jí)寫(xiě)法支持，讓復(fù)雜字符串操作沒(méi)有那么繁瑣了，比起C/C++高效了不少。
補(bǔ)充：go string的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)
go string 內(nèi)部實(shí)現(xiàn)
這個(gè)string的探索
來(lái)來(lái)個(gè)例子
func boo(a int, b int)(int, string){
return a + b, "abcd"
}
81079 000000000044dfa0 main.boo>:
81080 44dfa0:>------48 c7 44 24 18 00 00 >--movq $0x0,0x18(%rsp)
81081 44dfa7:>------00 00-
81082 44dfa9:>------0f 57 c0 >--xorps %xmm0,%xmm0
81083 44dfac:>------0f 11 44 24 20 >--movups %xmm0,0x20(%rsp)
81084 44dfb1:>------48 8b 44 24 08 >--mov 0x8(%rsp),%rax
81085 44dfb6:>------48 03 44 24 10 >--add 0x10(%rsp),%rax
81086 44dfbb:>------48 89 44 24 18 >--mov %rax,0x18(%rsp)
81087 44dfc0:>------48 8d 05 d4 eb 01 00 >--lea 0x1ebd4(%rip),%rax # 46cb9b go.string.*+0xbb>
81088 44dfc7:>------48 89 44 24 20 >--mov %rax,0x20(%rsp)
81089 44dfcc:>------48 c7 44 24 28 04 00 >--movq $0x4,0x28(%rsp)
81090 44dfd3:>------00 00-
81091 44dfd5:>------c3 >--retq---
其中
81087 44dfc0:>------48 8d 05 d4 eb 01 00 >--lea 0x1ebd4(%rip),%rax # 46cb9b go.string.*+0xbb>
81088 44dfc7:>------48 89 44 24 20 >--mov %rax,0x20(%rsp)
81089 44dfcc:>------48 c7 44 24 28 04 00 >--movq $0x4,0x28(%rsp)
81090 44dfd3:>------00 00-
81091 44dfd5:>------c3 >--retq---
lea 0x1ebd4(%rip),%rax得到char*, mov %rax,0x20(%rsp)復(fù)制給返回值, movq $0x4,0x28(%rsp)把長(zhǎng)度也填進(jìn)去,
其實(shí)可以看到string就是c里面的char* 和len的組合
以上為個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持腳本之家。如有錯(cuò)誤或未考慮完全的地方，望不吝賜教。
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