探究string类型底层如何填充

fliter

发布于 2023-06-18 11:08:19

6230

看这段代码：

package main

import (
  "fmt"
  "time"
)

var a = "0"

func main() {

  ch := make(chan string)

  go func() {
    i := 1

    for {

      if i%2 == 0 {
        a = "0"
      } else {
        a = "aa"
      }
      // 如果将sleep去掉，则会读不到脏数据，原因在于编译器做了优化
      time.Sleep(1 * time.Millisecond)
      i++
    }
  }()

  go func() {
    for {
      b := a
      if b != "0" && b != "aa" {
        ch <- b
      }
    }
  }()

  for i := 0; i < 10; i++ {
    fmt.Println("Got strange string: ", <-ch)
  }

}

起两个协程，一个协程根据当前i的值，决定a为"0"还是"aa";

另一个协程，判断a如果既不是"0"也不是"aa"，则将当前的值通过写入管道

在协程外从管道中读取数据，共读取10次，然后退出程序。

按预期，ch 不可能被写入，因为 b 的值只可能是 “0” 或 “aa”，但实际输出为：

Got strange string:  05
Got strange string:  a
Got strange string:  a
Got strange string:  05
Got strange string:  05
Got strange string:  a
Got strange string:  a
Got strange string:  a
Got strange string:  a
Got strange string:  a

(在Linux上输出为05,在Mac上05会输出为0:)

b的值为什么会存在 “a”或者”05”(or”0:”)的情况 ??

这是因为，string类型并不是并发安全的。对 string 赋值，并不是原子操作，而是会分为两步。

string在底层的存储方式如下：

type StringHeader struct {
	Data uintptr // 内容的指针地址
	Len  int     // 长度
}

对StringHeader这个struct ，Go 无法保证原子性地完成赋值

因此可能会出现 goroutine 1 刚修改完指针（Data）、还没来得及修改长度（Len），goroutine 2 就读取了这个string 的情况。

Data 改了、Len 还没来得及改，即 Data="aa",Len=1, 和Data="0",Len=2, 对应”莫名其妙”出现的 “a”和”05”（或”0:”）

Data="aa",Len=1,变为”a”容易理解,但Data="0",Len=2为什么会是”05”(or“0:”)呢?

打印一下字符串变量的Data字段指向的地址，这个地址对应的值，即在内存中字符串变量实际存储的内容

package main

import (
  "encoding/hex"
  "fmt"
  "strings"
  "unsafe"
)

func main() {

  demoStr := "0"
  dump("demoStr", &demoStr)

}

func dump(name string, strPtr *string) {
  // 分隔符
  fmt.Println(strings.Repeat("-", 30))

  // 打印strPtr这个指针类型的变量的内存地址
  fmt.Printf("&%s:%p\n", name, strPtr)
  // 强制转换为16字节的byte数组 （*[0x10]byte)(unsafe.Pointer(strPtr)），是个指针类型。再用*取指针内容；然后将数组转为切片，[:]
  fmt.Println(hex.Dump((*(*[0x10]byte)(unsafe.Pointer(strPtr)))[:]))

  // 获取上面这个指针所指向的内存地址
  p := *(*int)(unsafe.Pointer(strPtr)) // 当成int型(需要C经验更好理解)
  fmt.Printf("%s:0x%x\n", name, p)
  fmt.Println(hex.Dump((*(*[0x20]byte)(unsafe.Pointer(uintptr(p))))[:]))

}

输出为：

------------------------------
&demoStr:0x14000110060
00000000  a7 a6 d1 02 01 00 00 00  01 00 00 00 00 00 00 00  |................|

demoStr:0x102d1a6a7
00000000  30 3a 3c 3d 3e 43 4c 4d  50 53 55 5a 5b 5d 5f 60  |0:<=>CLMPSUZ[]_`|
00000010  68 6d 73 7b 7d 20 2b 20  40 20 50 20 5b 25 21 28  |hms{} + @ P [%!(|

这样就能看出，当长度为2，但实际存的内容为1时是咋填充的。

比对ASCII码表，可以看出