五. go 常见数据结构实现原理之 string, iota

一. string

1. golang中对string的解释:

1. 8比特字节的集合
2. 可以为空(长度为0),但不会是nil
3. string对象不可以修改

1. 查看string 数据结构: string数据结构跟切片有些类似,例如byte切片,只不过切片还有一个表示容量的成员

//src/runtime/string.go:stringStruct
type stringStruct struct {
	//字符串的首地址
    str unsafe.Pointer
    //字符串的长度
    len int
}

1. string 拼接源码

// 生成一个新的string，返回的string和切片共享相同的空间
func rawstring(size int) (s string, b []byte) { 
    p := mallocgc(uintptr(size), nil, false)
    stringStructOf(&s).str = p
    stringStructOf(&s).len = size
    *(*slice)(unsafe.Pointer(&b)) = slice{p, size, size}
    return
}

其它问题

1. string为什么是不可修改的: Go的实现中string不包含内存空间,只有一个内存的指针,好处是string变得非常轻量,可以很方便的进行传递而不用担心内存拷贝, 因为string通常指向字符串字面量，而字符串字面量存储位置是只读段，而不是堆或栈上，所以才有了string不可修改的约定
2. []byte转换成string一定会拷贝内存吗: byte切片转换成string时并不会拷贝内存,而是直接返回一个string,这个string的指针(string.str)指向切片的内存

二. iota

几个小问题

1. 下方每个常量值是多少: iota初始值为0，也即LOG_EMERG值为0，下面每个常量递增1

type Priority int
const (
    LOG_EMERG Priority = iota
    LOG_ALERT
    LOG_CRIT
    LOG_ERR
    LOG_WARNING
    LOG_NOTICE
    LOG_INFO
    LOG_DEBUG
)

1. 下方每个常量值是多少:
   mutexLocked = 1, mutexWoken =2；mutexStarving = 4；mutexWaiterShift = 3；starvationThresholdNs =1000000

const (
    mutexLocked = 1 << iota // mutex is locked
    mutexWoken
    mutexStarving
    mutexWaiterShift = iota
    starvationThresholdNs = 1e6
)

1. 下方每个常量值是多少:

bit0 = 1， mask0 = 0， bit1 = 2， mask1 = 1， bit3 = 8， mask3 = 7

const (
    bit0, mask0 = 1 << iota, 1<<iota - 1
    bit1, mask1
    _, _
    bit3, mask3
)

1. 根据以上问题引出iota的定义: iota代表了const声明块的行索引（下标从0开始）

const (
    bit0, mask0 = 1 << iota, 1<<iota - 1   //const声明第0行，即iota==0
    bit1, mask1                            //const声明第1行，即iota==1, 表达式继承上面的语句
    _, _                                   //const声明第2行，即iota==2
    bit3, mask3                            //const声明第3行，即iota==3
)

第0行的表达式展开即bit0, mask0 = 1 << 0, 1<<0 - 1，所以bit0 == 1，mask0 == 0；
第1行没有指定表达式继承第一行，即bit1, mask1 = 1 << 1, 1<<1 - 1，所以bit1 == 2，mask1 == 1；
第2行没有定义常量
第3行没有指定表达式继承第一行，即bit3, mask3 = 1 << 3, 1<<3 - 1，所以bit0 == 8，mask0 == 7

原理

1. const块中每一行在GO中使用spec数据结构描述，spec声明如下

    ValueSpec struct {
        Doc     *CommentGroup // associated documentation; or nil
        Names   []*Ident      // value names (len(Names) > 0)
        Type    Expr          // value type; or nil
        Values  []Expr        // initial values; or nil
        Comment *CommentGroup // line comments; or nil
    }

1. 当前只关注ValueSpec.Names,该切片中保存了一行中定义的常量，如果一行定义N个常量，那么ValueSpec.Names切片长度即为N, const块实际上是spec类型的切片，用于表示const中的多行, 伪代码,可以清晰的看出iota实际上是遍历const块的索引，每行中即便多次使用iota，其值也不会递增

    for iota, spec := range ValueSpecs {
        for i, name := range spec.Names {
            obj := NewConst(name, iota...) //此处将iota传入，用于构造常量
            ...
        }
    }