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Go语言进阶之路（二）：字符串和指针

智云科技 发布于 2022年6月12日 评论关闭 阅读(456)

上一篇文章《 》我们学习了Go语言基础的一些变量和条件控制语句，结构体等。

这一篇主要学习一下Go语言中的字符串和指针。

一 字符串

字符串是每一门编程语言学习中必不可少部分。

在Python中，字符串可以用单引号包起来，也可以用双引号包起来，多行字符串可以使用三个单引号或三个双引号包起来。看下面的代码： 

 s = "hello"
s = 'hello'
s = '''I am the first line.
I am the second line.
I am the third line.'''

println(s)

在Go语言中，单行字符串只能用双引号包起来（单引号包起来的只能是单个字符），多行字符串用反引号包起来。看下面的代码： 

 a := "string"
// b := 'string'  // 此行编译错误，单引号包含的只能是单个字符
s := `I am the first line.
I am the second line.
I am the third line.`

fmt.Println(s)

编码

Python中默认的 字符编码 是 Unicode ，有必要先来了解一下Unicode字符：

Unicode字符编码是国际组织指定的一种编码标准，可以用来表示任意字符。Unicode编码是一种编码标准，但并没有规定字符如何存储。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。

这个时候就出现了UTF-8可变长编码。UTF-8对于不同的字符存储需要，可以使用不同的字节长度来存储。比如，ASCII码的码值范围为0~127，只需要一个字节来存储即可，对于中文，绝大多数中文字都是3个字节即可存储。这样，就不用每个字符都使用4个字节来存储，极大的节省了空间。

Go语言的默认字符编码是UTF-8。字符串底层使用字节数组来存储，那么我们就可以使用len()函数来获取字符串的长度了。同时，Go语言可以使用[]byte(s)把字符串轻松的转换成字节切片。

底层使用字节数组来存储，因此字符串可以使用和切片类似的很多操作，比如： 

 s := "Hello, 世界"
bytes := []byte(s)
fmt.Println(bytes)  // 输出：[72 101 108 108 111 44 32 228 184 150 231 149 140]

for i := 0; i < len(s);i++ {
  fmt.Printf("%d %c\n", i, s[i])
}

for循环里那行输出的是：

等一下，最后输出的从第7行到第12行有一些奇怪的字符。这是因为，“世界”中的每个字符在UTF-8编码下占3个字节，只取出每个字符的其中一个字节来输出，当然会是乱码。“Hello, 世界”这个字符串在底层是这样存储的：

如果我们想输出字符串的每个字符，该怎么办？

可以使用rune类型，把字符串转换成rune切片： 

 s := "Hello, 世界"
r := []rune(s)
fmt.Println(r)  // 输出：[72 101 108 108 111 44 32 19990 30028]

for i := 0; i < len(r);i++ {
  fmt.Printf("%d %c\n", i, r[i])
}
// 输出：
0 H
1 e
2 l
3 l
4 o
5 ,
6  
7 世
8 界

或者直接使用range来循环字符串： 

 s := "Hello, 世界"

for i, c := range s {
  fmt.Printf("%d %c\n", i, c)
}
// 输出：
0 H
1 e
2 l
3 l
4 o
5 ,
6  
7 世
10 界

range会自动把字符串的字符按照UTF-8解码出来，这样循环字符串得到的字符就是一个完整的UTF-8字符了，而不是字符中的一个字节。

rune类型

在Go语言中，rune类型就是int的别名。看看官方解释： 

 // rune is an alias for int32 and is equivalent to int32 in all ways. It is
// used, by convention, to distinguish character values from integer values.

//int32的别名，几乎在所有方面等同于int32
//它用来区分字符值和整数值

type rune = int32

rune是用来区分字符值和整数值的。怎么区分？对于整数，直接使用int类型就好了。对于字符呢？我们上面说到，Go语言中字符都是使用UTF-8编码存储的，从1个到4个字节不等。那么每一个UTF-8字符，最多也就使用4个字节（32比特），也就是int32的长度，那么我们就可以使用int32类型来表示任意UTF-8字符的值。因此，我们得到rune类型的字符值之后，直接把这个值当成字符输出，就可以得到我们想要的字符了，而不是乱码了。有了这个结论，我们就可以知道，rune在处理中文时特别有用。

字符串方法

Go语言strings模块中内置了非常多的字符串方法。

Compare(a, b string) int 

 // Compare returns an integer comparing two strings lexicographically.
// The result will be 0 if a==b, -1 if a < b, and +1 if a > b.
//
// Compare is included only for symmetry with package bytes.
// It is usually clearer and always faster to use the built-in
// string comparison operators ==, <, >, and so on.
func Compare(a, b string) int {...}

字符串比较方法，传入a、b参数，返回比较结果。如果a小于b，则返回-1；如果a等于b，返回0；如果a大于b，返回1。Compare函数会按照字符的字典顺序比较字符串，见下图： 

 s1 := "abc"
s2 := "bac"
fmt.Println(strings.Compare(s1, s2))  // 输出-1

但是，官方并不建议使用Compare函数来比较字符串，看Compare源码中的结束，比较字符串可以直接使用大于、小于、等于号进行比较，并不需要使用Compare函数。

Index(s, substr string) int

子串查找/定位。如果s中包含substr这个子串，函数会返回substr在s中第一次出现的位置；如果不包含，会返回-1。看一下源码解释： 

 // Index returns the index of the first instance of substr in s, or -1 if substr is not present in s.
func Index(s, substr string) int {...}

使用案例： 

 s := "I am 中国人"
s1 := "国"
fmt.Println(strings.Index(s, s1))  // 输出：8

为什么输出是8而不是5呢？这是因为中Index函数返回的是子串所在的字节数位置。“I am ”占了5个字节，“中”占了3个字节，因此“国”所在的起始位置就是8。

IndexAny(s, chars string) int

在s中查找chars中的任意字符，如果找到了就返回其位置，没找到就返回-1。

看一下源码解释： 

 // IndexAny returns the index of the first instance of any Unicode code point
// from chars in s, or -1 if no Unicode code point from chars is present in s.
func IndexAny(s, chars string) int {...}

注意，这是在s中查找chars里的任意 Unicode 字符，不是Unicode字符则会找不到。见下面的例子： 

 s := "中国人"
s1 := s[3:4]
s2 := s[3:6]
fmt.Println(s1)  // 输出：�
fmt.Println(s2)  // 输出：国
fmt.Println(strings.IndexAny(s, s1))  // 输出：-1
fmt.Println(strings.IndexAny(s, s2))  // 输出：3

LastIndex(s, substr string) int

和Index相反，LastIndex函数在s中查找substr最后一次出现的位置，没找到则返回-1。看一下官方解释： 

 // LastIndex returns the index of the last instance of substr in s, or -1 if substr is not present in s.
func LastIndex(s, substr string) int {...}

使用案例： 

 s := "中国 国人"
s2 := s[3:6]
fmt.Println(s2)  // 输出：国
fmt.Println(strings.LastIndex(s, s2))  // 输出：7

Join(elems []string, sep string) string

把切片字符串elems用sep字符串连接起来，在处理文件路径时会非常有用。看一下官方解释： 

 // Join concatenates the elements of its first argument to create a single string. The separator
// string sep is placed between elements in the resulting string.
func Join(elems []string, sep string) string {...}

典型使用案例： 

 s := []string{"a", "b", "c"}
s1 := "/"
fmt.Println(strings.Join(s, s1))  // 输出：a/b/c

HasPrefix(s, prefix string) bool

这个函数和 Java 中字符串的startsWith方法一样，看看字符串s是不是以字符串prefix开头的。看一下源码和官方解释： 

 // HasPrefix tests whether the string s begins with prefix.
func HasPrefix(s, prefix string) bool {
  return len(s) >= len(prefix) && s[0:len(prefix)] == prefix
}

典型使用案例： 

 s := "中国"
s1 := "中"
s2 := "国"
fmt.Println(strings.HasPrefix(s, s1))  // 输出：true
fmt.Println(strings.HasPrefix(s, s2))  // 输出：false

HasSuffix(s, suffix string) bool

这个函数和Java中字符串的endsWith方法一样，看看字符串s是不是以字符串suffix结尾的。看一下源码和官方解释： 

 // HasSuffix tests whether the string s ends with suffix.
func HasSuffix(s, suffix string) bool {
  return len(s) >= len(suffix) && s[len(s)-len(suffix):] == suffix
}

典型使用案例： 

 s := "中国"
s1 := "中"
s2 := "国"
fmt.Println(strings.HasSuffix(s, s1))  // 输出：false
fmt.Println(strings.HasSuffix(s, s2))  // 输出：true

Trim (s string, cutset string) string

移除处于s两端的cutset中包含的任意字符： 

 s := "中国中国中国"
fmt.Println(strings.Trim(s, "国"))  // 输出：中国中国中
fmt.Println(strings.Trim(s, "中国"))  // 输出：(空)

我们知道，在Web项目中处理用户输入时，经常需要处理掉用户输入的空白字符，如果想移除字符串两边的空白字符呢？我们试试： 

 s := "	  中国中国中国  	"
fmt.Println(strings.Trim(s, ""))  // 输出：	  中国中国中国
fmt.Println(strings.Trim(s, " "))  // 输出：	  中国中国中国

怎么好像没啥作用？其实，移除两边的空白字符应该使用TrimSpace函数。

TrimSpace(s string) string

去除s两端的空白字符（包括空格、回车、换行、制表符）。 

 // TrimSpace returns a slice of the string s, with all leading
// and trailing white space removed, as defined by Unicode.
func TrimSpace(s string) string {...}

看一下使用案例： 

 s := "	  中国中国中国  	"
fmt.Println(strings.TrimSpace(s))  // 输出：中国中国中国

Split(s, sep string) []string

用sep来分割字符串s，返回分割后的字符串切片。如果s中不包含sep并且sep不为空，则返回的切片结果中只会有一个元素，那就是s本身；如果sep为空，那么会把字符串s的每个UTF-8字符都切分开，放入切片结果中返回。来看一下官方解释： 

 // Split slices s into all substrings separated by sep and returns a slice of
// the substrings between those separators.
//
// If s does not contain sep and sep is not empty, Split returns a
// slice of length 1 whose only element is s.
//
// If sep is empty, Split splits after each UTF-8 sequence. If both s
// and sep are empty, Split returns an empty slice.
//
// It is equivalent to SplitN with a count of -1.
func Split(s, sep string) []string {...}

看一下典型使用案例： 

 s := "中国中国中国"
fmt.Println(strings.Split(s, ""))  // 输出：[中 国 中 国 中 国]
fmt.Println(strings.Split(s, "2"))  // 输出：[中国中国中国]

那么，我如果只想分割2次呢？可以使用SplitN函数： 

 s := "中国中国中国"
fmt.Println(strings.SplitN(s, "", 2))  // 输出：[中 国中国中国]
fmt.Println(strings.SplitN(s, "2", 2))  // 输出：[中国中国中国]

还记得Java的split函数中还可以按照正则表达式来分割字符串，但是在Go语言中字符串函数却不行。这需要用到Go语言中的正则表达式。在接下来的文章中会重点讲这一块。

二 指针

Go语言和Java、Python显著不同的一点就是指针。如果你是从Java和Python转过来的，学起来会费力些，如果你是C++工作者，学起来会非常爽。

Go语言中指针和C++中指针一样操作，通过取地址符就可以取到变量的地址，赋给一个指针变量。 

 s := "中国中国中国"
p := &s
fmt.Println(p)  // 输出：0xc0000381f0
fmt.Println(*p)  // 输出：中国中国中国

p里面存放的是s的地址，直接输出p会看到一串16进制的字符串，*p才是指针p所指向的内容。

Go语言中指针的二进制类型是int类型，看一下源码： 

 // uintptr is an integer type that is large enough to hold the bit pattern of
// any pointer.
type uintptr uintptr

一个int类型的变量能够寻址到计算机的任意位置，因此int类型用来用来存放变量地址绰绰有余。

函数参数指针

指针在函数传参时会非常有用。Go语言在调用函数时，会把函数的参数复制一份传递过去。如果函数参数是值类型，这时，在函数内部修改参数就不会反映到函数外部了。见下面的例子： 

 func modifyArray(a [3]int) [3]int{ // 数组是值类型，传递给函数时，会复制一份传过去。
  a[1] = 0
  return a
}
func main() {
  s := [3]int{1, 2, 3}
  modifyArray(s)
  fmt.Println(s)  // 输出：[1 2 3]
}

Go语言中，数组是值类型，在调用函数的时候，会把数组拷贝一份传递给函数modifyArray，这样在modifyArray内部修改就不会反映到函数外面去了。

那么怎么让它在函数内部能修改呢？把函数参数改成数组指针类型就可以了（或者可以使用切片类型，在后续文章会详解切片）。 

 func modifyArray(a *[3]int) *[3]int{ // 数组是值类型，传递给函数时，会复制一份传过去。
  a[1] = 0
  return a
}
func main() {
  s := [3]int{1, 2, 3}
  modifyArray(&s)
  fmt.Println(s)
}

由于调用函数会导致函数参数复制一份，如果函数参数非常大，复制成本会很高，导致性能下降，这时候指针参数就非常有用了。指针中存放的是参数的地址，传递参数时直接复制一份指针就可以了。

结构体指针方法

指针在结构体的方法中也很有用。先来看一下下面的例子： 

 type  rect  struct {
  width, height int
}

func (r rect) modifyWidth(){   // rect实现了area方法
  r.width = 3
}

func (r *rect) modifyWidthPointer(){  // rect实现了perim方法，则rect实现了geometry接口
  r.width = 3
}

func main() {
  var rec = rect{
    width:  0,
    height: 0,
  }
  rec.modifyWidth()
  fmt.Println(rec)  // 输出：{0 0}
  rec.modifyWidthPointer()
  fmt.Println(rec)  // 输出：{3 0}
}

可以看到，把指针作为方法接收者，则可以在方法中任意修改接收者的属性并这种修改反映到方法外面。而使用非指针接收者的方法却修改不了。这是因为，非指针接收者在调用方法modifyWidth时，把本身的值赋值了一份。

下一篇文章我们讲一下函数和接口，讲一下怎么用Go语言实现Java中最常见的多态。

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文章来源：智云一二三科技

文章标题：Go语言进阶之路（二）：字符串和指针

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关于作者: 智云科技

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