解析Go 中的 rune 类型

刚接触 Go 语言时，就听说有一个叫rune的数据类型，即使查阅过一些资料，对它的理解依旧比较模糊，加之对陌生事物的天然排斥，在之后很长一段时间的编程工作中，我都没有让它出现在我的代码里。

逃避虽然有用，但是似乎有些可耻，想要成为一名成熟、优秀的 Go 语言开发工程师，必须要有直面陌生事物并且成功运用的勇气和能力，带着这样的觉悟，让我们一起走近rune，直视它！

了解一下，rune类型究竟是什么？

rune类型是 Go 语言的一种特殊数字类型。在builtin/builtin.go文件中，它的定义：type rune = int32；官方对它的解释是：rune是类型int32的别名，在所有方面都等价于它，用来区分字符值跟整数值。使用单引号定义 ，返回采用 UTF-8 编码的 Unicode 码点。Go 语言通过rune处理中文，支持国际化多语言。

众所周知，Go 语言有两种类型声明方式：一种叫类型定义声明，另一种叫类型别名声明。其中，别名的使用在大型项目重构中作用最为明显，它能解决代码升级或迁移过程中可能存在的类型兼容性问题。而rune跟byte是 Go 语言中仅有的两个类型别名，专门用来处理字符。当然，我们也可以通过type关键字加等号的方式声明更多的类型别名。

学习一下，rune类型怎么用？

我们知道，字符串由字符组成，字符的底层由字节组成，而一个字符串在底层的表示是一个字节序列。在 Go 语言中，字符可以被分成两种类型处理：对占 1 个字节的英文类字符，可以使用byte（或者unit8）；对占 1 ~ 4 个字节的其他字符，可以使用rune（或者int32），如中文、特殊符号等。

下面，我们通过示例应用来具体感受一下。

统计带中文字符串长度

// 使用内置函数 len() 统计字符串长度
fmt.Println(len("Go语言编程"))  // 输出：14  

前面说到，字符串在底层的表示是一个字节序列。其中，英文字符占用 1 字节，中文字符占用 3 字节，所以得到的长度 14 显然是底层占用字节长度，而不是字符串长度，这时，便需要用到rune类型。

// 转换成 rune 数组后统计字符串长度
fmt.Println(len([]rune("Go语言编程")))  // 输出：6

这回对了。很容易，我们解锁了rune类型的第一个功能，即统计字符串长度。

• 截取带中文字符串

如果想要截取字符串中 ”Go语言“ 这一段，考虑到底层是一个字节序列，或者说是一个数组，通常情况下，我们会这样：

s := "Go语言编程"
// 8=2*1+2*3
fmt.Println(s[0:8])  // 输出：Go语言

结果符合预期。但是，按照字节的方式进行截取，必须预先计算出需要截取字符串的字节数，如果字节数计算错误，就会显示乱码，比如这样：

s := "Go语言编程"
fmt.Println(s[0:7]) // 输出：Go语�

此外，如果截取的字符串较长，那通过字节的方式进行截取显然不是一个高效准确的办法。那有没有不用计算字节数，简单又不会出现乱码的方法呢？不妨试试这样：

s := "Go语言编程"
// 转成 rune 数组，需要几个字符，取几个字符
fmt.Println(string([]rune(s)[:4])) // 输出：Go语言    

到这里，我们解锁了rune类型的第二个功能，即截取字符串。

思考一下，为什么rune类型可以做到？

通过上面的示例，我们发现似乎在处理带中文的字符串时，都需要用到rune类型，这究竟是为什么呢？除了使用rune类型，还有其他方法吗？

在深入思考之前，我们需要首先弄清楚string、byte、rune三者间的关系。

字符串在底层的表示是由单个字节组成的一个不可修改的字节序列，字节使用UTF-8[1]编码标识Unicode[2]文本。Unicode 文本意味着.go文件内可以包含世界上的任意语言或字符，该文件在任意系统上打开都不会乱码。UTF-8 是 Unicode 的一种实现方式，是一种针对 Unicode 可变长度的字符编码，它定义了字符串具体以何种方式存储在内存中。UFT-8 使用 1 ~ 4 为每个字符编码。

Go 语言把字符分byte和rune两种类型处理。byte是类型unit8的别名，用于存放占 1 字节的 ASCII 字符，如英文字符，返回的是字符原始字节。rune是类型int32的别名，用于存放多字节字符，如占 3 字节的中文字符，返回的是字符 Unicode 码点值。如下图所示：

s := "Go语言编程"
// byte
fmt.Println([]byte(s)) // 输出：[71 111 232 175 173 232 168 128 231 188 150 231 168 139]
// rune
fmt.Println([]rune(s)) // 输出：[71 111 35821 35328 32534 31243]

它们的对应关系如下图：

了解了这些，我们再回过来看看，刚才的问题是不是清楚明白很多？接下来，让我们再来看看源码中是如何处理的，以utf8.RuneCountInString()[3]函数为例。

示例：

// 统计字符串长度
fmt.Println(utf8.RuneCountInString("Go语言编程")) // 输出：6

源码：

// RuneCountInString is like RuneCount but its input is a string.
func RuneCountInString(s string) (n int) {
 // 调用 len() 函数得到字节数
 ns := len(s)
 for i := 0; i < ns; n++ {
  c := s[i]
  // 如码点值小于 128，则为占 1 字节的 ASCII 字符（或者说英文字符），长度 + 1
  if c < RuneSelf { // RuneSelf = 128
   // ASCII fast path
   i++
   continue
  }
  // 查询首字节信息表，得到中文占 3 字节，所以这里的 x = 3
  x := first[c]
  // 判断 x = 3,xx = 241（0xF1）
  if x == xx {
   i++ // invalid.
   continue
  }
  // 提取有效的 UTF-8 字节长度编码信息，size = 3
  size := int(x & 7)
  if i+size > ns {
   i++ // Short or invalid.
   continue
  }
  // 提取有效字节范围
  accept := acceptRanges[x>>4]
  // accept.lo，accept.hi，表示 UTF-8 中第二字节的有效范围
  // locb = 0b10000000，表示 UTF-8 编码非首字节的数值下限
  // hicb = 0b10111111，表示 UTF-8 编码非首字节的数值上限
  if c := s[i+1]; c < accept.lo || accept.hi < c {
   size = 1
  } else if size == 2 {
  } else if c := s[i+2]; c < locb || hicb < c {
   size = 1
  } else if size == 3 {
  } else if c := s[i+3]; c < locb || hicb < c {
   size = 1
  }
  i += size
 }
 return n
}

调用该函数时，传入一个原始的字符串，代码会根据每个字符的码点大小判断是否为 ASCII 字符，如果是，则算做 1 位；如果不是，则查询首字节表，明确字符占用的字节数，验证有效性后再进行计数。

小小总结

在我看来，rune类型只是一种名称叫法，表示用来处理长度大于 1 字节（ 8 位）、不超过 4 字节（ 32 位）的字符类型。但万变不离其宗，我们使用函数时，无论传入参数的是原始字符串还是rune，最终都是对字节进行处理。看似陌生的事物，沉下心了解到其本质以后，才发现原来并不陌生，缺少的只是正视它的勇气！

[1]

UTF-8:https://zh.wikipedia.org/wiki/UTF-8

[2]

Unicode:https://zh.wikipedia.org/wiki/Unicode

[3]

utf8.RuneCountInString():https://golang.org/src/unicode/utf8/utf8.go

到此这篇关于Go 中的 rune 类型的文章就介绍到这了,更多相关Go  rune 类型内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！