Go底層之string和[]byte相互轉(zhuǎn)換原理分析
背景
在寫go代碼的過程中,我們會(huì)經(jīng)常遇到字節(jié)數(shù)組([]byte)和字符串(string)的轉(zhuǎn)換,比如將[]byte轉(zhuǎn)換為string:string(b);
將string轉(zhuǎn)換為[]byte:[]byte(s),這種轉(zhuǎn)換并不是無損耗的,在數(shù)據(jù)量大的時(shí)候會(huì)在堆上申請(qǐng)一塊新的內(nèi)存去存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換之后的數(shù)據(jù),要對(duì)性能有要求的情況下就要考慮避免這種轉(zhuǎn)換,接下來我們來看一下源碼實(shí)現(xiàn)。
Go版本
$ go version go version go1.21.4 windows/386
源碼解釋
【1】string轉(zhuǎn)[]byte
[]byte(s)這種轉(zhuǎn)換方式實(shí)際上用了標(biāo)準(zhǔn)庫中的stringtoslicebyte函數(shù),文件路徑:src/runtime/string.go
func stringtoslicebyte(buf *tmpBuf, s string) []byte {
var b []byte //定義一個(gè)字節(jié)數(shù)組
if buf != nil && len(s) <= len(buf) { //臨時(shí)buf足夠就使用臨時(shí)buf作為返回的字節(jié)數(shù)組
*buf = tmpBuf{}
b = buf[:len(s)]
} else { //臨時(shí)buf不夠就申請(qǐng)一塊空間作為返回的字節(jié)數(shù)組
b = rawbyteslice(len(s))
}
copy(b, s) //將字符串底層數(shù)組的內(nèi)容拷貝到字節(jié)數(shù)組中
return b //返回字節(jié)數(shù)組
}
這種轉(zhuǎn)換方式將字符串底層數(shù)組的內(nèi)容拷貝到另一塊空間再返回,因?yàn)槭褂昧诵碌目臻g地址并且涉及到了拷貝,是有一定性能損耗的。
也有方法直接將字符串的底層數(shù)組作為字節(jié)數(shù)組返回,不使用額外的內(nèi)存空間和拷貝,但是這個(gè)操作比較危險(xiǎn),一旦修改字節(jié)數(shù)組的內(nèi)容就會(huì)影響到字符串底層數(shù)組的內(nèi)容,而字符串是不允許修改的。
【2】[]byte轉(zhuǎn)string
string(b)這種轉(zhuǎn)換方式用了標(biāo)準(zhǔn)庫中的slicebytetostring函數(shù),文件路徑:src/runtime/string.go
func slicebytetostring(buf *tmpBuf, ptr *byte, n int) string {
if n == 0 { //字節(jié)長度為0時(shí),返回空字符串
return ""
}
if n == 1 { //字節(jié)長度為1時(shí)
p := unsafe.Pointer(&staticuint64s[*ptr]) //得到指向字節(jié)數(shù)組地址對(duì)應(yīng)的int64的值
if goarch.BigEndian { //是否為大端字節(jié)序
p = add(p, 7) //指針后移7字節(jié)
}
return unsafe.String((*byte)(p), 1) //返回單字節(jié)字符串
}
var p unsafe.Pointer
if buf != nil && n <= len(buf) { //字節(jié)數(shù)組長度小于臨時(shí)buf長度直接使用臨時(shí)buf作為字符串底層數(shù)組
p = unsafe.Pointer(buf)
} else { //字節(jié)數(shù)組長度大于臨時(shí)buf長度在堆上新申請(qǐng)一塊空間
p = mallocgc(uintptr(n), nil, false)
}
memmove(p, unsafe.Pointer(ptr), uintptr(n)) //將字節(jié)數(shù)組內(nèi)容拷貝到新的地址p上
return unsafe.String((*byte)(p), n) //轉(zhuǎn)換為string類型返回
}
這種轉(zhuǎn)換方式將字節(jié)數(shù)組的內(nèi)容拷貝到一個(gè)新的地址上做為字符串的底層數(shù)組,因?yàn)樯婕暗叫碌牡刂房臻g的申請(qǐng)和拷貝,所以是有一定開銷的。
標(biāo)準(zhǔn)庫也提供了直接將要轉(zhuǎn)換的字節(jié)數(shù)組作為字符串底層數(shù)組的方法,slicebytetostringtmp:
func slicebytetostringtmp(ptr *byte, n int) string {
if raceenabled && n > 0 {
racereadrangepc(unsafe.Pointer(ptr),
uintptr(n),
getcallerpc(),
abi.FuncPCABIInternal(slicebytetostringtmp))
}
if msanenabled && n > 0 {
msanread(unsafe.Pointer(ptr), uintptr(n))
}
if asanenabled && n > 0 {
asanread(unsafe.Pointer(ptr), uintptr(n))
}
return unsafe.String(ptr, n) //直接使用要轉(zhuǎn)換的字節(jié)數(shù)組作為底層數(shù)組
}
同樣如果修改了字節(jié)數(shù)組的內(nèi)容,字符串也會(huì)被影響,不推薦使用。
總結(jié)
字符串和字節(jié)數(shù)組轉(zhuǎn)換雖然很簡單,但是會(huì)帶來一定的開銷,當(dāng)然并不是就不能使用這種轉(zhuǎn)換方式,最主要還是根據(jù)我們的業(yè)務(wù)場景去使用,大部分業(yè)務(wù)場景性能要求并不是在這,但是我們也要盡量避免頻繁的進(jìn)行字符串和字節(jié)數(shù)組的相互轉(zhuǎn)換。
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。
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