go 使用unsafe包实现string和[]byte的转换

目录

直接转换和无类型指针转换的差异

方法一：直接转换

方法二：无类型指针转换

两张方法性能比较

---

在考核的时候，遇到了一个转换问题：将 string 转换为 []byte 类型。

平常一直用的都是直接转换，这种转换比较方便，但是性能却比较低。然后学习到了用 unsafe 包实现 string 和 []byte 之间的相互转换，这种方法性能高，但是不安全。我们接下来比较一下这两种方法。

直接转换和无类型指针转换的差异

方法一：直接转换

str := "Hello, Go!"
bytes := []byte(str)
fmt.Println(bytes)

直接转换性能比较低，因为字符串是只读的字节序列，使用 []byte(str) 的时候会分配一块新的内存，然后将字符串中的数据复制到新的 []byte 中。（内存分配+数据复制）

方法二：无类型指针转换

先将 str 转换为空类型指针，然后再转换为 []byte。

str := "Hello, World!"
// unsafe.Pointer(&str)：将字符串地址转为通用指针类型。
// *(*[]byte)(   )：将 unsafe.Pointer 转换为 []byte 的指针，并解引用为实际的 []byte 值。
b := *(*[]byte)(unsafe.Pointer(&str))
fmt.Println(b, string(b)) // [72 101 108 108 111 44 32 87 111 114 108 100 33] Hello, World!

优点是高性能，这种方法避免了内存分配和数据复制，直接共享字符串的底层数据。

缺点是不安全，使用了 unsafe 包，如果我们修改返回的 []byte：

b[0] = 'a' // 报错

会报错，因为 b 是由 str 的底层数据得来的，如果修改 b 会违背 Go语言字符串的不可变性。

两种方法性能比较

目录结构：

main.go ：

package main

import (
	"unsafe"
)

// BytesToString []byte 转换为 string
func BytesToString(b []byte) string {
	return *(*string)(unsafe.Pointer(&b))
}

// StringToBytes string 转换为 []byte
func StringToBytes(s string) []byte {
	return *(*[]byte)(unsafe.Pointer(&s))
}

demo_test.go：

package main

import "testing"

var (
	strs = []string{
		"hello wrold!!!",
		"jfoewjfilll",
		"jiayou.",
		"12428jg9k",
		"_*^HfewoHF&3",
		"thanks",
		"Regardless of your past, take account your present and future.\n\n",
		"Make the choice to be happy. The biggest part of being happy is to simply make up your mind to be a happy person.",
	}
)

// BenchmarkDirectConvert 直接转换
func BenchmarkDirectConvert(b *testing.B) {
	n := len(strs)
	for i := 0; i < b.N; i++ {
		for j := 0; j < n; j++ {
			demo := []byte(strs[j])
			_ = string(demo)
		}
	}
}

// BenchmarkUnsafeConvert 使用 unsafe 包转换
func BenchmarkUnsafeConvert(b *testing.B) {
	n := len(strs)
	for i := 0; i < b.N; i++ {
		for j := 0; j < n; j++ {
			demo := StringToBytes(strs[j])
			_ = BytesToString(demo)
		}
	}
}

运行：

可以看到使用 unsafe包 的性能比直接转换性能高。

区别总结

特性	[]byte(str)	通过无类型指针转换
内存分配	分配新的内存	无额外分配，共享底层数据
数据安全	数据独立，修改互不影响	修改返回的 []byte 会影响原字符串
性能	较低：需要分配内存和复制数据	较高：直接操作底层指针
易读性和维护	简单易读	较复杂
适用场景	通常是首选方法，安全易用	用于对性能要求极高且可控的场景