Go string 一清二楚

YahuiAn發表於2021-02-16

gopher

前言

字串(string) 作為 go 語言的基本資料型別,在開發中必不可少,我們務必深入學習一下,做到一清二楚。

本文假設讀者已經知道切片(slice)的使用,如不瞭解,可閱讀 Go 切片 基本知識點

為了更好的理解後文,推薦先閱讀 Unicode 字符集,UTF-8 編碼

是什麼

In Go, a string is in effect a read-only slice of bytes.

在 go 語言中,字串實際上是一個只讀位元組切片,其資料結構定義如下:

// runtime/string.go
type stringStruct struct {
	str unsafe.Pointer	// 指向底層位元組陣列的指標
	len int				// 位元組陣列的長度 
}

注意:byte 其實是 uint8 的型別別名

// byte is an alias for uint8 and is equivalent to uint8 in all ways. It is
// used, by convention, to distinguish byte values from 8-bit unsigned
// integer values.
type byte = uint8

怎麼用

func main() {
	// 使用字串字面量初始化
	var a = "hi,狗"
	fmt.Println(a)

	// 可以使用下標訪問,但不可修改
	fmt.Printf("a[0] is %d\n", a[0])
	fmt.Printf("a[0:2] is %s\n", a[0:2])
	// a[0] = 'a' 編譯報錯,Cannot assign to a[0]
    
    // 字串拼接
	var b = a + "狗"
	fmt.Printf("b is %s\n", b)

	// 使用內建 len() 函式獲取其長度
	fmt.Printf("a's length is: %d\n", len(a))

	// 使用 for;len 遍歷
	for i := 0; i < len(a); i++ {
		fmt.Println(i, a[i])
	}

	// 使用 for;range 遍歷
	for i, v := range a {
		fmt.Println(i, v)
	}
}


/* output
hi,狗

a[0] is 104
a[0:2] is hi

b is hi,狗狗

a's length is: 6

0 104
1 105
2 44
3 231
4 139
5 151

0 104
1 105
2 44
3 29399
*/

如果讀者在看上面的程式碼時有疑惑,不用著急,下文將會挨個解讀。

只讀

字串常量會在編譯期分配到只讀段,對應資料地址不可寫入,相同的字串常量不會重複儲存

func main() {
	var a = "hello"
	fmt.Println(a, &a, (*reflect.StringHeader)(unsafe.Pointer(&a)))
	a = "world"
	fmt.Println(a, &a, (*reflect.StringHeader)(unsafe.Pointer(&a)))
	var b = "hello"
	fmt.Println(b, &b, (*reflect.StringHeader)(unsafe.Pointer(&b)))
}

/* output
字串字面量 該變數的記憶體地址 底層位元組切片
hello 0xc0000381f0 &{5033779 5}
world 0xc0000381f0 &{5033844 5}
hello 0xc000038220 &{5033779 5}
*/

可以看到 hello 在底層只儲存了一份

for;len 遍歷

go 的原始碼都是 UTF-8 編碼格式的,上例中的”狗“字佔用三個位元組,即 231 139 151(Unicode Character Table),所以上例的執行結果很清楚。

於此同時,也可以將字串轉化為位元組切片

func main() {
	var a = "hi,狗"
	b := []byte(a)
	fmt.Println(b)	// [104 105 44 231 139 151]
}

for;range 遍歷

The Unicode standard uses the term "code point" to refer to the item represented by a single value.

在 Unicode 標準中,使用術語 code point 來表示由單個值表示的項,通俗點來說,U+72D7(十進位制表示為 29399)代表符號 ”狗“

"Code point" is a bit of a mouthful, so Go introduces a shorter term for the concept: rune.

code point 有點拗口,所以在 go 語言中專門有一個術語來代表它,即 rune

注意:rune 其實是 int32 的型別別名

// rune is an alias for int32 and is equivalent to int32 in all ways. It is
// used, by convention, to distinguish character values from integer values.
type rune = int32

在對字串型別進行 for;range 遍歷時,其實是按照 rune 型別來解碼的,所以上例的執行結果也很清晰。

與此同時,也可以將字串轉化為 rune 切片

func main() {
	// 使用字串字面量初始化
	var a = "hi,狗"
	r := []rune(a)
	fmt.Println(r) // [104 105 44 29399]
}

當然我們也可以使用 "unicode/utf8" 標準庫,手動實現 for;range 語法糖相同的效果

func main() {
	var a = "hi,狗"
	for i, w := 0, 0; i < len(a); i += w {
		runeValue, width := utf8.DecodeRuneInString(a[i:])
		fmt.Printf("%#U starts at byte position %d\n", runeValue, i)
		w = width
	}
}

/* output
U+0068 'h' starts at byte position 0
U+0069 'i' starts at byte position 1
U+002C ',' starts at byte position 2
U+72D7 '狗' starts at byte position 3
*/

參考

Strings, bytes, runes and characters in Go

為什麼說go語言中的string是不可變的?

字元咋存?utf8咋編碼?string啥結構?

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