内容简介:我们在使用Go语言时,经常涉及到[]byte和string两种类型间的转换。本篇文章将讨论转换时的开销,Go编译器在一些特定场景下对转换做的优化,以及在高性能场景下,我们自己如何做相应的优化。[]byte其实就是byte类型的切片,对应的底层结构体定义如下(在string对应的底层结构体定义如下(在
我们在使用 Go 语言时,经常涉及到[]byte和string两种类型间的转换。本篇文章将讨论转换时的开销,Go编译器在一些特定场景下对转换做的优化,以及在高性能场景下,我们自己如何做相应的优化。
[]byte其实就是byte类型的切片,对应的底层结构体定义如下(在 runtime/slice.go
文件中)
type slice struct { array unsafe.Pointer len int cap int }
string对应的底层结构体定义如下(在 runtime/string.go
文件中)
type stringStruct struct { str unsafe.Pointer len int }
可以看到它们内部都有一个指针类型(array或str),指向真实数据。另外还有一个len字段,标识数据的长度。
slice多了一个cap字段,表示容量大小。当要往slice尾部追加数据而空余容量又不够时,会重新分配更大的内存块,将当前内存块的内容拷贝至新内存块,再在新内存块做追加。
slice变量间做赋值操作时,只是修改指针指向,不会拷贝真实数据。string变量间赋值也是同样的道理。
但是[]byte和string相互转换,就需要重新申请内存并拷贝内存了。因为Go语义中,slice的内容是可变的( mutable
),而string是不可变的( immutable
)。如果他们底部指向同一块数据,那么由于slice可对数据做修改,string就做不到 immutable
了。
[]byte和string互转时的底层调用分别对应 runtime/string.go
中 stringtoslicebyte
和 slicebytetostring
两个函数。
那么如果我们想省去申请和拷贝内存的开销呢?
来看 runtime/string.go
中 slicebytetostringtmp
和 stringtoslicebytetmp
两个函数,如下:
func slicebytetostringtmp(b []byte) string { // Return a "string" referring to the actual []byte bytes. // This is only for use by internal compiler optimizations // that know that the string form will be discarded before // the calling goroutine could possibly modify the original // slice or synchronize with another goroutine. // First such case is a m[string(k)] lookup where // m is a string-keyed map and k is a []byte. // Second such case is "<"+string(b)+">" concatenation where b is []byte. // Third such case is string(b)=="foo" comparison where b is []byte. if raceenabled && len(b) > 0 { racereadrangepc(unsafe.Pointer(&b[0]), uintptr(len(b)), getcallerpc(unsafe.Pointer(&b)), funcPC(slicebytetostringtmp)) } return *(*string)(unsafe.Pointer(&b)) } func stringtoslicebytetmp(s string) []byte { // Return a slice referring to the actual string bytes. // This is only for use by internal compiler optimizations // that know that the slice won't be mutated. // The only such case today is: // for i, c := range []byte(str) str := (*stringStruct)(unsafe.Pointer(&s)) ret := slice{array: unsafe.Pointer(str.str), len: str.len, cap: str.len} return *(*[]byte)(unsafe.Pointer(&ret)) }
通过 unsafe.Pointer
直接做指针类型的转换。
注释中也说得很清楚了。
stringtoslicebytetmp
调用的前提是保证返回的[]byte之后不会被修改,只用于编译器内部优化,目前唯一的场景是在for loop中将string转换成[]byte做遍历操作时,比如 for i, c := range []byte(str)
slicebytetostringtmp
调用的前提其实也是类似,保证返回的string在生命周期结束之前,[]byte不会被修改,也是只用于编译器内部优化,目前有三种场景:
m[string(k)] <"+string(b)+"> string(b)=="foo"
由于以上两个函数是不暴露给Go用户的,所以如果我们在一些高性能场景想要做类似优化时,可以通过 unsafe.Pointer
自己做类似实现,当然,前提是保证数据是immutable的。
参考链接:
以上所述就是小编给大家介绍的《Go语言中[]byte和string类型相互转换时的性能分析和优化》,希望对大家有所帮助,如果大家有任何疑问请给我留言,小编会及时回复大家的。在此也非常感谢大家对 码农网 的支持!
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