上一章中对于编译原理的说明如下：

接下来我们来对golang的数据结构进行说明，主要内容有：

  • 1 数组
  • 2 切片
  • 3 哈希表
  • 4 字符串

字符串是 Go 语言中最常用的基础数据类型之一，虽然字符串往往被看做一个整体，但是实际上字符串是一片连续的内存空间，我们也可以将它理解成一个由字符组成的数组，在这一节中就会详细介绍字符串的实现原理、相关转换过程以及常见操作的实现。

stringchar[]"hello"



图 3-18 内存中的字符串

SRODATAhelloSRODATA
$ cat main.go
package main

func main() {
	str := "hello"
	println([]byte(str))
}

$ GOOS=linux GOARCH=amd64 go tool compile -S main.go
...
go.string."hello" SRODATA dupok size=5
	0x0000 68 65 6c 6c 6f                                   hello
...
[]bytestringstring

3.4.1 数据结构

StringHeaderstringHeaderDataunsafe.Pointer
type StringHeader struct {
	Data uintptr
	Len  int
}

我们会经常会说字符串是一个只读的切片类型，这是因为切片在 Go 语言的运行时表示与字符串高度相似：

type SliceHeader struct {
	Data uintptr
	Len  int
	Cap  int
}
Cap

3.4.2 解析过程

字符串的解析一定是解析器在词法分析时就完成的，词法分析阶段会对源文件中的字符串进行切片和分组，将原有无意义的字符流转换成 Token 序列，在 Go 语言中，有两种字面量方式可以声明一个字符串，一种是使用双引号，另一种是使用反引号:

str1 := "this is a string"
str2 := `this is another 
string`
\"
json := `{"author": "draven", "tags": ["golang"]}`
scanner
func (s *scanner) stdString() {
	s.startLit()
	for {
		r := s.getr()
		if r == '"' {
			break
		}
		if r == '\\' {
			s.escape('"')
			continue
		}
		if r == '\n' {
			s.ungetr()
			s.error("newline in string")
			break
		}
		if r < 0 {
			s.errh(s.line, s.col, "string not terminated")
			break
		}
	}
	s.nlsemi = true
	s.lit = string(s.stopLit())
	s.kind = StringLit
	s.tok = _Literal
}

从这个方法的实现我们能分析出 Go 语言处理标准字符串的逻辑：

\escape\n
str := "start
end"

使用反引号声明的原始字符串的解析规则就非常简单了， 会将非反引号的所有字符都划分到当前字符串的范围中，所以我们可以使用它来支持复杂的多行字符串：

func (s *scanner) rawString() {
	s.startLit()
	for {
		r := s.getr()
		if r == '`' {
			break
		}
		if r < 0 {
			s.errh(s.line, s.col, "string not terminated")
			break
		}
	}
	s.nlsemi = true
	s.lit = string(s.stopLit())
	s.kind = StringLit
	s.tok = _Literal
}
StringLit
func (p *noder) basicLit(lit *syntax.BasicLit) Val {
	switch s := lit.Value; lit.Kind {
	case syntax.StringLit:
		if len(s) > 0 && s[0] == '`' {
			s = strings.Replace(s, "\r", "", -1)
		}
		u, _ := strconv.Unquote(s)
		return Val{U: u}
	}
}
import
strconv.Unquote

3.4.3 拼接

+OADDOADDSTR
func walkexpr(n *Node, init *Nodes) *Node {
	switch n.Op {
	...
	case OADDSTR:
		n = addstr(n, init)
	}
}
concatstring{2,3,4,5}
func addstr(n *Node, init *Nodes) *Node {
	c := n.List.Len()

	buf := nodnil()
	args := []*Node{buf}
	for _, n2 := range n.List.Slice() {
		args = append(args, conv(n2, types.Types[TSTRING]))
	}

	var fn string
	if c <= 5 {
		fn = fmt.Sprintf("concatstring%d", c)
	} else {
		fn = "concatstrings"

		t := types.NewSlice(types.Types[TSTRING])
		slice := nod(OCOMPLIT, nil, typenod(t))
		slice.List.Set(args[1:])
		args = []*Node{buf, slice}
	}

	cat := syslook(fn)
	r := nod(OCALL, cat, nil)
	r.List.Set(args)
	...

	return r
}
concatstring{2,3,4,5}
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
		}
		l += n
		count++
		idx = i
	}
	if count == 0 {
		return ""
	}
	if count == 1 && (buf != nil || !stringDataOnStack(a[idx])) {
		return a[idx]
	}
	s, b := rawstringtmp(buf, l)
	for _, x := range a {
		copy(b, x)
		b = b[len(x):]
	}
	return s
}

如果非空字符串的数量为 1 并且当前的字符串不在栈上就可以直接返回该字符串，不需要进行额外的任何操作。



图 3-19 字符串的拼接和拷贝

copy

3.4.4 类型转换

string[]byte
string(bytes)
func slicebytetostring(buf *tmpBuf, b []byte) (str string) {
	l := len(b)
	if l == 0 {
		return ""
	}
	if l == 1 {
		stringStructOf(&str).str = unsafe.Pointer(&staticbytes[b[0]])
		stringStructOf(&str).len = 1
		return
	}
	var p unsafe.Pointer
	if buf != nil && len(b) <= len(buf) {
		p = unsafe.Pointer(buf)
	} else {
		p = mallocgc(uintptr(len(b)), nil, false)
	}
	stringStructOf(&str).str = p
	stringStructOf(&str).len = len(b)
	memmove(p, (*(*slice)(unsafe.Pointer(&b))).array, uintptr(len(b)))
	return
}
stringStructstrlenmemmove[]byte
[]byte
func stringtoslicebyte(buf *tmpBuf, s string) []byte {
	var b []byte
	if buf != nil && len(s) <= len(buf) {
		*buf = tmpBuf{}
		b = buf[:len(s)]
	} else {
		b = rawbyteslice(len(s))
	}
	copy(b, s)
	return b
}
[]bytecopy[]byte



图 3-20 字符串和字节数组的转换

[]byte[]byte[]byte

3.4.5 小结

[]byte

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