Golang底层原理剖析之string类型与字符编码

简介: Golang底层原理剖析之string类型与字符编码

Unicode简介

Unicode记录着世界上所有字符对应的一个数字,它仅仅只是一个字符集,规定了符合对应的二进制代码,至于这个二进制代码如何存储则没有任何规定。

Unicode 没有规定字符对应的二进制码如何存储。以汉字“汉”为例,它的 Unicode 码点是 0x6c49,对应的二进制数是 110110001001001,二进制数有 15 位,这也就说明了它至少需要 2 个字节来表示。可以想象,在 Unicode 字典中往后的字符可能就需要 3 个字节或者 4 个字节,甚至更多字节来表示了。

这就导致了一些问题,计算机怎么知道你这个 2 个字节表示的是一个字符,而不是分别表示两个字符呢?这里我们可能会想到,那就取个最大的,假如 Unicode 中最大的字符用 4 字节就可以表示了,那么我们就将所有的字符都用 4 个字节来表示,不够的就往前面补 0。这样确实可以解决编码问题,但是却造成了空间的极大浪费,如果是一个英文文档,那文件大小就大出了 3 倍,这显然是无法接受的

于是,为了较好的解决 Unicode 的编码问题, UTF-8 和 UTF-16 两种当前比较流行的编码方式诞生了。当然还有一个 UTF-32 的编码方式,也就是上述那种定长编码,字符统一使用 4 个字节,虽然看似方便,但是却不如另外两种编码方式使用广泛。

Unicode 编码方案之UTF-8

UTF-8 是目前互联网上使用最广泛的一种 Unicode 编码方式,它的最大特点就是可变长。它可以使用 1 - 4 个字节表示一个字符,根据字符的不同变换长度。编码规则如下:

  1. 对于单个字节的字符,第一位设为 0,后面的 7 位对应这个字符的 Unicode 码点。因此,对于英文中的 0 - 127 号字符,与 ASCII 码完全相同。这意味着 ASCII 码那个年代的文档用 UTF-8 编码打开完全没有问题。
  2. 对于需要使用 N 个字节来表示的字符(N > 1),第一个字节的前 N 位都设为 1,第 N + 1 位设为0,剩余的 N - 1 个字节的前两位都设位 10,剩下的二进制位则使用这个字符的 Unicode 码点来填充。


  1. 字符‘e’的编号是101,那么它对应的UTF-8的编码模板是0???,接着将101转成二进制填入,则‘e’的UTF-8的二进制编码为01100101
  2. [1110 0100,10 111000,10 010110]来看第一个字节,它以1110开头,说明这一字符占用三个字节,它要和后面2个字节共同表示一个字符,除去这么标识位,把剩下的组合起来,就得到该字符的二进制编号[0100111000010110]转换成十进制19990,在Unicode中对应汉字‘世’
  3. ‘界’在Unicode字符集中编号为30028,在[2048,65535]这个区间,要使用[1110???,10???,10???]这个模板,把30028转换成二进制[0111010101001100],再填入模板中

  1. 编码完成!

string类型

string结构

go语言中默认使用的是UTF-8编码

string由两部分组成,一部分是指向字符串起始地址的指针,另一部分是 字节个数len 注意不是字符个数,是字节个数!这个数据类型占用16B空间,指向字符串起始地址的指针和存在字节个数的整型分别是8B


go里面的字符串变量就长这样

func main() {
  s1 := "eggo世界"
  fmt.Println(s1)
  fmt.Println("len=", len(s1))
}
$ go run main.go
eggo世界
len= 10

string注意点

  1. string中的内容不能被修改,go语言认为字符串内容是不会被修改的,编译器会把字符串内容分配到只读内存段
s1 := "eggo世界"
s1[2]='w' //err,go语言认为字符串内容是不会被修改的
//编译器会把"eggo世界"这样的字符串内容分配到只读内存段
  1. 可以把string当作字节切片的参数,这样会为slice变量重新分配一段内存,并且会拷贝原来字符串的内容
bs:=[]byte(s1)
bs[2]='w'
  1. string可能为空,但不会是nil


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