Go 系列教程 —— 14. 字符串

欢迎阅读 Golang 系列教程第 14 部分。

由于和其他语言相比，字符串在 Go 语言中有着自己特殊的实现，因此在这里需要被特别提出来。

什么是字符串？

Go 语言中的字符串是一个字节切片。把内容放在双引号""之间，我们可以创建一个字符串。让我们来看一个创建并打印字符串的简单示例。

package main

import (
    "fmt"
)

func main() {
    name := "Hello World"
    fmt.Println(name)
}

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上面的程序将会输出 Hello World。

Go 中的字符串是兼容 Unicode 编码的，并且使用 UTF-8 进行编码。

单独获取字符串的每一个字节

由于字符串是一个字节切片，所以我们可以获取字符串的每一个字节。

package main

import (
    "fmt"
)

func printBytes(s string) {
    for i:= 0; i < len(s); i++ {
        fmt.Printf("%x ", s[i])
    }
}

func main() {
    name := "Hello World"
    printBytes(name)
}

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上面程序的第 8 行，len(s) 返回字符串中字节的数量，然后我们用了一个 for 循环以 16 进制的形式打印这些字节。%x 格式限定符用于指定 16 进制编码。上面的程序输出 48 65 6c 6c 6f 20 57 6f 72 6c 64。这些打印出来的字符是 "Hello World" 以 Unicode UTF-8 编码的结果。为了更好的理解 go 中的字符串，需要对 Unicode 和 UTF-8 有基础的理解。我推荐阅读一下 https://naveenr.net/unicode-character-set-and-utf-8-utf-16-utf-32-encoding/ 来理解一下什么是 Unicode 和 UTF-8。

让我们稍微修改一下上面的程序，让它打印字符串的每一个字符。

package main

import (
    "fmt"
)

func printBytes(s string) {
    for i:= 0; i < len(s); i++ {
        fmt.Printf("%x ", s[i])
    }
}


func printChars(s string) {
    for i:= 0; i < len(s); i++ {
        fmt.Printf("%c ",s[i])
    }
}

func main() {
    name := "Hello World"
    printBytes(name)
    fmt.Printf("\n")
    printChars(name)
}

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在 printChars 方法(第 16 行中)中，%c 格式限定符用于打印字符串的字符。这个程序输出结果是：

48 65 6c 6c 6f 20 57 6f 72 6c 64  
H e l l o   W o r l d

上面的程序获取字符串的每一个字符，虽然看起来是合法的，但却有一个严重的 bug。让我拆解这个代码来看看我们做错了什么。

package main

import (
    "fmt"
)

func printBytes(s string) {
    for i:= 0; i < len(s); i++ {
        fmt.Printf("%x ", s[i])
    }
}

func printChars(s string) {
    for i:= 0; i < len(s); i++ {
        fmt.Printf("%c ",s[i])
    }
}

func main() {
    name := "Hello World"
    printBytes(name)
    fmt.Printf("\n")
    printChars(name)
    fmt.Printf("\n")
    name = "Señor"
    printBytes(name)
    fmt.Printf("\n")
    printChars(name)
}

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上面代码输出的结果是：

48 65 6c 6c 6f 20 57 6f 72 6c 64  
H e l l o   W o r l d  
53 65 c3 b1 6f 72  
S e à ± o r

在上面程序的第 28 行，我们尝试输出 Señor 的字符，但却输出了错误的 S e à ± o r。 为什么程序分割 Hello World 时表现完美，但分割 Señor 就出现了错误呢？这是因为 ñ 的 Unicode 代码点（Code Point）是 U+00F1。它的 UTF-8 编码占用了 c3 和 b1 两个字节。它的 UTF-8 编码占用了两个字节 c3 和 b1。而我们打印字符时，却假定每个字符的编码只会占用一个字节，这是错误的。在 UTF-8 编码中，一个代码点可能会占用超过一个字节的空间。那么我们该怎么办呢？rune 能帮我们解决这个难题。

rune

rune 是 Go 语言的内建类型，它也是 int32 的别称。在 Go 语言中，rune 表示一个代码点。代码点无论占用多少个字节，都可以用一个 rune 来表示。让我们修改一下上面的程序，用 rune 来打印字符。

package main

import (
    "fmt"
)

func printBytes(s string) {
    for i:= 0; i < len(s); i++ {
        fmt.Printf("%x ", s[i])
    }
}

func printChars(s string) {
    runes := []rune(s)
    for i:= 0; i < len(runes); i++ {
        fmt.Printf("%c ",runes[i])
    }
}

func main() {
    name := "Hello World"
    printBytes(name)
    fmt.Printf("\n")
    printChars(name)
    fmt.Printf("\n\n")
    name = "Señor"
    printBytes(name)
    fmt.Printf("\n")
    printChars(name)
}

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在上面代码的第 14 行，字符串被转化为一个 rune 切片。然后我们循环打印字符。程序的输出结果是

48 65 6c 6c 6f 20 57 6f 72 6c 64  
H e l l o   W o r l d 

53 65 c3 b1 6f 72  
S e ñ o r

上面的输出结果非常完美，就是我们想要的结果:)。

字符串的 for range 循环

上面的程序是一种遍历字符串的好方法，但是 Go 给我们提供了一种更简单的方法来做到这一点：使用 for range 循环。

package main

import (
    "fmt"
)

func printCharsAndBytes(s string) {
    for index, rune := range s {
        fmt.Printf("%c starts at byte %d\n", rune, index)
    }
}

func main() {
    name := "Señor"
    printCharsAndBytes(name)
}

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在上面程序中的第8行，使用 for range 循环遍历了字符串。循环返回的是是当前 rune 的字节位置。程序的输出结果为：

S starts at byte 0  
e starts at byte 1  
ñ starts at byte 2
o starts at byte 4  
r starts at byte 5

从上面的输出中可以清晰的看到 ñ 占了两个字节:)。

用字节切片构造字符串

package main

import (  
    "fmt"
)

func main() {  
    byteSlice := []byte{0x43, 0x61, 0x66, 0xC3, 0xA9}
    str := string(byteSlice)
    fmt.Println(str)
}

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上面的程序中 byteSlice 包含字符串 Café 用 UTF-8 编码后的 16 进制字节。程序输出结果是 Café。

如果我们把 16 进制换成对应的 10 进制值会怎么样呢？上面的程序还能工作吗？让我们来试一试：

package main

import (  
    "fmt"
)

func main() {  
    byteSlice := []byte{67, 97, 102, 195, 169}//decimal equivalent of {'\x43', '\x61', '\x66', '\xC3', '\xA9'}
    str := string(byteSlice)
    fmt.Println(str)
}

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上面程序的输出结果也是Café

用 rune 切片构造字符串

package main

import (  
    "fmt"
)

func main() {  
    runeSlice := []rune{0x0053, 0x0065, 0x00f1, 0x006f, 0x0072}
    str := string(runeSlice)
    fmt.Println(str)
}

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在上面的程序中 runeSlice 包含字符串 Señor的 16 进制的 Unicode 代码点。这个程序将会输出Señor。

字符串的长度

utf8 package 包中的 func RuneCountInString(s string) (n int) 方法用来获取字符串的长度。这个方法传入一个字符串参数然后返回字符串中的 rune 的数量。

package main

import (  
    "fmt"
    "unicode/utf8"
)

func length(s string) {  
    fmt.Printf("length of %s is %d\n", s, utf8.RuneCountInString(s))
}
func main() { 
    word1 := "Señor" 
    length(word1)
    word2 := "Pets"
    length(word2)
}

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上面程序的输出结果是：

length of Señor is 5  
length of Pets is 4

字符串是不可变的

Go 中的字符串是不可变的。一旦一个字符串被创建，那么它将无法被修改。

package main

import (  
    "fmt"
)

func mutate(s string)string {  
    s[0] = 'a'//any valid unicode character within single quote is a rune 
    return s
}
func main() {  
    h := "hello"
    fmt.Println(mutate(h))
}

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在上面程序中的第 8 行，我们试图把这个字符串中的第一个字符修改为 'a'。由于字符串是不可变的，因此这个操作是非法的。所以程序抛出了一个错误 main.go:8: cannot assign to s[0]。

为了修改字符串，可以把字符串转化为一个 rune 切片。然后这个切片可以进行任何想要的改变，然后再转化为一个字符串。

package main

import (  
    "fmt"
)

func mutate(s []rune) string {  
    s[0] = 'a' 
    return string(s)
}
func main() {  
    h := "hello"
    fmt.Println(mutate([]rune(h)))
}

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在上面程序的第 7 行，mutate 函数接收一个 rune 切片参数，它将切片的第一个元素修改为 'a'，然后将 rune 切片转化为字符串，并返回该字符串。程序的第 13 行调用了该函数。我们把 h 转化为一个 rune 切片，并传递给了 mutate。这个程序输出 aello。

我已经在 github 上创建了一个程序，里面包含所有我们讨论过的内容。你可以在这下载它。

关于字符串的介绍到此为止。祝你愉快。

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