string - 在 go 中使用从 []byte 到 string 的不安全转换可能产生的后果是什么？

Question

将 []byte 转换为 string 的首选方法是这样的:

var b []byte
// fill b
s := string(b)

在此代码中，字节 slice 被复制，这在性能很重要的情况下可能是个问题。

当性能很关键时，可以考虑执行不安全的转换:

var b []byte
// fill b
s :=  *(*string)(unsafe.Pointer(&b))

我的问题是:使用不安全转换会出现什么问题？我知道 string 应该是不可变的，如果我们更改 b，s 也会更改。仍然:那又怎样？可能发生的都是坏事吗？

Answer 1

修改语言规范保证不可变的东西是叛国行为。

由于规范保证 string 是不可变的，因此允许编译器生成缓存其值的代码，并基于此进行其他优化。您不能以任何正常方式更改 string 的值，并且如果您诉诸肮脏的方式(如 package unsafe)仍然这样做，您将失去所有保证由规范提供，并继续使用修改后的 string，您可能会随机遇到“错误”和意想不到的事情。

例如，如果您使用 string 作为 map 中的键，并且在将其放入 map 后更改 string，您可能无法找到 map 中的关联值使用 string 的原始值或修改后的值(这取决于实现)。

为了证明这一点，请看这个例子:

m := map[string]int{}
b := []byte("hi")
s := *(*string)(unsafe.Pointer(&b))
m[s] = 999

fmt.Println("Before:", m)

b[0] = 'b'
fmt.Println("After:", m)

fmt.Println("But it's there:", m[s], m["bi"])

for i := 0; i < 1000; i++ {
    m[strconv.Itoa(i)] = i
}
fmt.Println("Now it's GONE:", m[s], m["bi"])
for k, v := range m {
    if k == "bi" {
        fmt.Println("But still there, just in a different bucket: ", k, v)
    }
}

输出(在 Go Playground 上尝试):

Before: map[hi:999]
After: map[bi:<nil>]
But it's there: 999 999
Now it's GONE: 0 0
But still there, just in a different bucket:  bi 999

起初，我们只看到一些奇怪的结果:简单的 Println() 无法找到它的值。它看到了一些东西(找到了键)，但值显示为 nil 这甚至不是值类型 int 的有效值(int< 的零值 是 0)。

如果我们将 map 变大(我们添加 1000 个元素)， map 的内部数据结构将被重组。在此之后，我们甚至无法通过使用适当的键明确请求它来找到我们的值(value)。它仍然在 map 中迭代我们找到它的所有键值对，但由于哈希码随着 string 值的变化而变化，很可能它是在与之前不同的桶中搜索的它在哪里(或它应该在哪里)。

另请注意，使用 unsafe 包的代码现在可能会像您预期的那样工作，但相同的代码可能会在未来(或旧)版本的 Go 中以完全不同的方式工作(这意味着它可能会中断) “导入不安全的包可能是不可移植的，并且不受 Go 1 兼容性指南的保护”。

您也可能会遇到意外错误，因为修改后的 string 可能会以不同的方式使用。有人可能只复制字符串标题，有人可能复制其内容。看这个例子:

b := []byte{'h', 'i'}
s := *(*string)(unsafe.Pointer(&b))

s2 := s                 // Copy string header
s3 := string([]byte(s)) // New string header but same content
fmt.Println(s, s2, s3)
b[0] = 'b'

fmt.Println(s == s2)
fmt.Println(s == s3)

我们使用s创建了2个新的局部变量s2和s3，s2通过复制字符串头来初始化s 和 s3 使用新的 string 值(新字符串 header )初始化，但内容相同。现在，如果您修改原始 s，您会期望在一个正确的程序中将新字符串与原始字符串进行比较，您会得到相同的结果，无论是 true 还是 false(基于值是否被缓存，但应该相同)。

但输出是(在 Go Playground 上尝试):

hi hi hi
true
false