http://blog.csdn.net/vipally/article/details/52940119
相对于C语言,golang是类型安全的语言。但是安全的代价就是性能的妥协。
下面我们通过Golang中的“黑科技”来一窥Golang不想让我们看到的“秘密”——string的底层数据。
通过reflect包,我们可以知道,在Golang底层,string和slice其实都是struct:
type SliceHeader struct {
Data uintptr
Len int
Cap int
}
type StringHeader struct {
Data uintptr
Len int
}
其中Data是一个指针,指向实际的数据地址,Len表示数据长度。
但是,在string和[]byte转换过程中,Golang究竟悄悄帮我们做了什么,来达到安全的目的?
在Golang语言规范里面,string数据是禁止修改的,试图通过&s[0], &b[0]取得string和slice数据指针地址也是不能通过编译的。
下面,我们就通过Golang的“黑科技”来一窥Golang背后的“秘密”。
func StringBytes(s string) Bytes {
return *(*Bytes)(unsafe.Pointer(&s))
}
func BytesString(b []byte) String {
return *(*String)(unsafe.Pointer(&b))
}
func StringPointer(s string) unsafe.Pointer {
p := (*reflect.StringHeader)(unsafe.Pointer(&s))
return unsafe.Pointer(p.Data)
}
func BytesPointer(b []byte) unsafe.Pointer {
p := (*reflect.SliceHeader)(unsafe.Pointer(&b))
return unsafe.Pointer(p.Data)
}
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以上4个函数的神奇之处在于,通过unsafe.Pointer和reflect.XXXHeader取到了数据首地址,并实现了string和[]byte的直接转换(这些操作在语言层面是禁止的)。
下面我们就通过这几个“黑科技”来测试一下语言底层的秘密:
func TestPointer(t *testing.T) {
s := []string{
"",
"",
"hello",
"hello",
fmt.Sprintf(""),
fmt.Sprintf(""),
fmt.Sprintf("hello"),
fmt.Sprintf("hello"),
}
fmt.Println("String to bytes:")
for i, v := range s {
b := unsafe.StringBytes(v)
b2 := []byte(v)
if b.Writeable() {
b[0] = 'x'
}
fmt.Printf("%d\ts=%5s\tptr(v)=%-12v\tptr(StringBytes(v)=%-12v\tptr([]byte(v)=%-12v\n",
i, v, unsafe.StringPointer(v), b.Pointer(), unsafe.BytesPointer(b2))
}
b := [][]byte{
[]byte{},
[]byte{'h', 'e', 'l', 'l', 'o'},
}
fmt.Println("Bytes to string:")
for i, v := range b {
s1 := unsafe.BytesString(v)
s2 := string(v)
fmt.Printf("%d\ts=%5s\tptr(v)=%-12v\tptr(StringBytes(v)=%-12v\tptr(string(v)=%-12v\n",
i, s1, unsafe.BytesPointer(v), s1.Pointer(), unsafe.StringPointer(s2))
}
}
const N = 3000000
func Benchmark_Normal(b *testing.B) {
for i := 1; i < N; i++ {
s := fmt.Sprintf("12345678901234567890123456789012345678901234567890")
bb := []byte(s)
bb[0] = 'x'
s = string(bb)
s = s
}
}
func Benchmark_Direct(b *testing.B) {
for i := 1; i < N; i++ {
s := fmt.Sprintf("12345678901234567890123456789012345678901234567890")
bb := unsafe.StringBytes(s)
bb[0] = 'x'
s = s
}
}
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结论如下:
1.string常量会在编译期分配到只读段,对应数据地址不可写入,并且相同的string常量不会重复存储。
2.fmt.Sprintf生成的字符串分配在堆上,对应数据地址可修改。
3.常量空字符串有数据地址,动态生成的字符串没有设置数据地址
4.Golang string和[]byte转换,会将数据复制到堆上,返回数据指向复制的数据
5.动态生成的字符串,即使内容一样,数据也是在不同的空间
6.只有动态生成的string,数据可以被黑科技修改
8.string和[]byte通过复制转换,性能损失接近4倍
我将测试代码放在这里,欢迎参考:
https://github.com/vipally/gx/blob/master/unsafe/string_test.go
参考资料:
[1] Go语言黑魔法 http://studygolang.com/articles/2909
posted on 2017-05-04 10:32
思月行云 阅读(560)
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Golang