Golang字符串string详解

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
}

 

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：

运行代码，可以看到编译器报错，string是不可变的

 
但是能不能进行一些骚 *** 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

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 *** 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：

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

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

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：

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