Golang源码分析strings.go

Golang源码分析strings.go

📦 1. 文件作用和概述

strings.go 是 Go 标准库 strings 包的主文件，定义了大量用于字符串操作的函数，例如：

• 比较、查找、分割、拼接

• 大小写转换

• 修剪、去空格

• 替换、重复

与 bytes 包的功能类似，但 strings 包是专门为 string（不可变的 UTF-8 字符串）设计，而 bytes 包是为 []byte 设计的。

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📑 2. 主要类型和函数列表

在 strings.go 中，你会找到：

• 类型：

  • Builder → 高效拼接字符串的工具（减少内存分配）

• 主要函数：

  • 查找类：Contains，Index，LastIndex，Count，HasPrefix，HasSuffix

  • 修改类：Replace，Repeat，ToUpper，ToLower，Trim，TrimSpace

  • 分割拼接类：Split，Join，Fields，FieldsFunc

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🔍 3. 核心函数源码分析

我挑几个典型函数深入讲。

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🔸 func Contains(s, substr string) bool

func Contains(s, substr string) bool {
    return Index(s, substr) >= 0
}

• 作用：判断 substr 是否在 s 中出现过。

• 实现细节：直接调用 Index，因为 Index 返回子串位置，若不存在返回 -1。

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🔸 func Index(s, substr string) int

func Index(s, substr string) int {
    n := len(substr)
    switch {
    case n == 0:
        return 0
    case n == 1:
        return IndexByte(s, substr[0])
    case n == len(s):
        if substr == s {
            return 0
        }
        return -1
    case n > len(s):
        return -1
    case n <= bytealg.MaxLen:
        c := substr[0]
        i := IndexByte(s, c)
        for i >= 0 && i+n <= len(s) {
            if s[i:i+n] == substr {
                return i
            }
            ni := IndexByte(s[i+1:], c)
            if ni < 0 {
                break
            }
            i += ni + 1
        }
        return -1
    }
    return bytealg.IndexString(s, substr)
}

• 亮点：

  • 针对 特殊情况优化：

    • 空字符串：立即返回 0。

    • 单字节：用 IndexByte。

    • 子串和原串等长：直接比较。

    • 子串比原串长：直接 -1。

    • 小子串（≤ bytealg.MaxLen，一般是 64）：用字节逐个比。

  • 否则调用 bytealg.IndexString（底层用优化过的字节算法）。

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🔸 type Builder

type Builder struct {
    addr *Builder // 用于检测拷贝
    buf  []byte
}

• 作用：提供高效的字符串拼接，避免多次分配。

• 用法示例：

  var b strings.Builder
  b.WriteString("Hello, ")
  b.WriteString("world!")
  result := b.String()

• 亮点：

  • 内部用 []byte 缓冲。

  • 检查是否发生了 Builder 拷贝（因为拷贝后内部指针就乱了）。

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🔸 func Replace(s, old, new string, n int) string

func Replace(s, old, new string, n int) string {
    if m := Count(s, old); m == 0 || n == 0 {
        return s
    }
    // 计算新字符串长度并分配缓冲区
    // 遍历 s，将 old 替换成 new，最多替换 n 次
}

• 亮点：

  • 先计算匹配次数（用 Count）。

  • 提前分配好新字符串所需容量。

  • 循环替换，最多 n 次。

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⚙️ 4. 典型设计亮点与优化细节

✅ 提前分配容量 像 Replace、Join 等函数，会提前算出所需空间，避免多次扩容。

✅ 小串优化 Index、Contains 等函数专门优化了长度 ≤64 的小串，提高速度。

✅ 不处理 UTF-8 大部分 strings 函数都是按字节（不是按字符）操作的。比如 len(s) 是字节数，s[i] 是字节。要按字符（rune）操作时，用 unicode 包。

✅ 与 bytes 对应 几乎所有 strings 函数都有对应的 bytes 包函数，比如：

• strings.Index ↔ bytes.Index

• strings.Replace ↔ bytes.Replace

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⚠️ 5. 使用上的注意事项

• strings 操作的字符串是不可变的，任何修改操作都会返回一个新字符串。

• 如果频繁拼接字符串，用 Builder 而不是 +。

• 如果处理的是大块数据或大量字节数组，考虑用 bytes.Buffer 或 bytes 包。

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总结

分类	典型函数	优化亮点
查找	Contains, Index, HasPrefix	小串优化、字节算法
修改	Replace, ToUpper, TrimSpace	提前分配、按字节操作
分割拼接	Split, Join, Fields	高效拼接、避免多余分配
拼接工具	Builder	内部 []byte 缓冲，零拷贝

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