为什么说Go字符串不能修改-go 字符串替换

在接触Go这么语言，可能你经常会听到这样一句话。对于字符串不能修改，可能你很纳闷，日常开发中我们对字符串进行修改也是很正常的，为什么又说Go中的字符串不能进行修改呢？

本文就来通过实际案例给大家演示，为什么Go中的字符串不能进行修改。

在演示这个问题之前，我们先对字符串类型的基础知识做个大致的演示，这样便于大家对问题的进一步了解。

字符串定义

字符串是一种用来表示字符的数据类型。在使用时，使用" "将字符内容包含起来。例如下面的形式：

package main

import "fmt"

func main() {
    var str string = "Hello World!"
}

在Go中，字符串通常有三种定义方式：

// 第一种(全量定义)
var 变量名称 string = "字符串内容"
// 类型推导
var 变量名称 = "字符串内容"
// 短标记(只适用于局部变量)
变量名称 := "字符串内容"

字符串的定义，其实也可以通过字节的方式。这里罗列的方式是最为常见的方式。

字符串的组成

Go中的字符串符合Unicode^[1]标准，并且采用UTF-8^[2]编码。字符串底层其实也是由byte组成(后面会仔细讲解)。通过下面的示例，打印查看具体的字节内容：

s := "Hello World!"
for _, v := range s {
    fmt.Print(v)
    fmt.Print("\t")
}
// 72 101 108 108 111 32 87 111 114 108 100 33

上面代码打印的内容，就是每一个字符所表示的字节码。

字符串不能修改

通过上面的大致演示，我们对字符串有一个基本的了解。对于字符串不能修改，可能你很纳闷，日常开发中我们对字符串进行重新赋值也是很正常的，为什么又说Go中的字符串不能进行修改呢？

其实这里要纠正这个说话，对于字符串修改并不等价于重新赋值。开发中常用的方式，其实是一种重新赋值的概念。

str := "Hello World!"
// 重新赋值
str = "Hello Go!"
// 字符串修改
str[0] = "I"

通常听到的不能修改，其实就是指的上面代码的第二种方式。并且通过这种方式修改会报错：:cannot assign to s[0] (value of type byte)

回归正题，为什么Go中的字符串不能通过下标的方式来进行修改呢？这是因为Go中的字符串的数据结构体是由一个指针和长度组成的结构体，该指针指向的一个切片才是真正的字符串值。Go中源码有这样一段定义：

type stringStruct struct {
    str unsafe.Pointer // 指向一个byte类型的切片指针
    len int // 字符串的长度
}

正是因为底层是一个[]byte类型的切片，当我们使用下标的方式去修改值，这时候将一个字符内容赋值给byte类型，肯定是不允许的。但是我们可以通过下标的方式去访问对应的byte值。

fmt.Println(s[0]) // output:72

那我们要想通过下标的方式去修改值该怎么办呢？这时候，就需要通过切片的方式来定义，然后在转成字符串。

package main

import (  
    "fmt"
)

func main() {  
     s1 := []byte{72, 101, 108, 108, 111, 32, 87, 111, 114, 108, 100, 33}
    fmt.Println(string(s1))
    // 将"H"修改为l
    s1[0] = 108
    fmt.Println(string(s1))
}
// output:
Hello World!
lello World!

字符串的赋值

上面分析了为什么字符串不能使用下标去赋值，回过来解答一下日常开发中的赋值方式。

package main

import (  
    "fmt"
)

func main() {
    // 声明一个字符串，并给与初始值
    s := "Hello World!"
    // 对变量 s 进行重新赋值
    s := "Hello Go!"
}

那为什么这种场景下又可以给字符串重新赋值呢？这是因为，在Go的底层其实是新创建了一个[]byte{}类型的切片，将变量s中的指针指向了新的内存空间地址(也就是这里的Hello Go!)。原有的Hello World!内存空间会随着垃圾回收机制被回收掉。

为什么这么设计

可能大家都会考虑到，为什么一个普通的字符串要设计这么复杂，还需要使用指针。暂时没找到官方文档的说明，

1. 个人猜想，当遇到一个非常长的字符时，这样做使得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。虽然在Go中，不管是引用类型还是值类型参数传递都是值传递。但指针明显比值传递更节省内存。

引用链接

[1] Unicode: https://naveenr.net/unicode-character-set-and-utf-8-utf-16-utf-32-encoding/

[2] UTF-8: https://naveenr.net/unicode-character-set-and-utf-8-utf-16-utf-32-encoding/