Go 字符串类型的实现原理

Go 字符串类型的实现原理

Go 字符串类型的实现原理

Go 字符串性质

string 类型的数据是不可变的，提高了字符串的并发安全性和存储利用率获取长度的时间复杂度是常数时间原生支持"所见即所得"的原始字符串，大大降低构造多行字符串时的心智负担对非 ASCII 字符提供原生支持，消除了源码在不同环境下显示乱码的可能

Go 字符串类型内部表示

上面提到的 Go 字符串类型的这些优秀的性质，与Go 字符串在编译器和运行时中的内部表示是分不开的。Go 字符串在运行时的内部表示是什么样的呢？在标准库reflect包中，我们可以找到如下代码：

// 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}

我们可以看到，string 类型其实是一个"描述符"，它本身并不真正存储字符串数据，而仅是由一个指向底层存储的指针和字符串的长度字段组成的。下面直观地展示了一个 string 类型变量在 Go 内存中的存储：

Go 编译器把源码中的 string 类型映射为运行时的一个二元组（Data, Len），真实的字符串值数据就存储在一个被 Data 指向的底层数组中。通过 Data 字段，我们可以得到这个数组的内容，看看下面这段代码：

func dumpBytesArray(arr []byte) { fmt.Printf("[") for _, b := range arr { fmt.Printf("%c ", b) } fmt.Printf("]\n")}func displayGroundArray() { var str string = "hello" hdr := (*reflect.StringHeader)(unsafe.Pointer(&str)) // 将string类型变量地址显式转型为reflect.StringHeader p := (*[5]byte)(unsafe.Pointer(hdr.Data)) // 获取Data字段所指向的数组的指针 dumpBytesArray((*p)[:]) // 输出底层数组的内容}func main() { displayGroundArray()}

这段代码利用了 unsafe.Pointer 的通用指针转型能力，按照 StringHeader 给出的结构内存布局，“顺藤摸瓜”，一步步找到了底层数组的地址，并输出了底层数组内容。

知道了 string 类型的实现原理后，我们再回头看看 Go 字符串类型性质中"获取长度的时间复杂度是常数时间"那句，就很好理解，之所以是常数时间，那是因为字符串类型中包含了字符串长度信息，当我们用 len 函数获取字符串长度时，len 函数只要简单地将这个信息提取出来就可以了。

了解了 string 类型的实现原理后，我们还可以得到这样一个结论，那就是我们直接将 string 类型通过函数 / 方法参数传入也不会带来太多的开销。因为传入的仅仅是一个"描述符"，而不是真正的字符串数据。

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