使用不安全的[]byte转换为string在go中可能会导致哪些后果？

Question

首选将[]byte转换为string的方法是这样的：

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

在这段代码中，复制了字节切片，这在性能重要的情况下可能会造成问题。

当性能至关重要时，可以考虑执行不安全转换：

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

我的问题是：在使用不安全的转换时有什么可能出错的地方？我知道 string 应该是不可变的，如果我们改变了 b，s 也会被改变。但是，这样做会有什么坏处吗？

- Paperback Writer

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永远不要使用不安全的代码。性能从来不是那么关键。 - Volker

Answer 1

修改语言规范保证为不可变的内容是背叛的行为。

由于规范保证string是不可变的，编译器可以生成基于此的代码缓存其值并进行其他优化。您无法以任何正常方式更改string的值，如果您采取不正当的方式（如使用unsafe包）仍要这样做，则会失去规范提供的所有保证，继续使用修改后的string，您可能会遇到“错误”和随机的意外情况。

例如，如果您将string用作映射中的键，并在将其放入映射之后更改string，则可能无法使用原始或修改后的string找到映射中的关联值（这取决于实现）。

为了演示这一点，请参见以下示例：

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试一试）：

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，我们只看到了一些奇怪的结果：简单的Println()无法找到其值。它看到了某些东西（找到了键），但是值显示为nil，这甚至不是值类型int的有效值（int的零值为0）。

如果我们将地图扩大到很大（添加1000个元素），地图的内部数据结构将被重组。之后，即使我们使用适当的键显式地请求该值，我们仍然无法找到它。它仍然在地图中，因为我们迭代所有键值对时会找到它，但由于哈希代码随着string的值而改变，因此最有可能在与它所在的桶（或应该在的桶）不同的桶中搜索它。

此外，请注意，使用unsafe包的代码现在可能按预期工作，但相同的代码可能会在Go的未来（或旧版本）中完全不同（意味着它可能会崩溃），“导入不安全的软件包可能是不可移植的，并且不受Go 1兼容性指南的保护”。

你可能会遇到意想不到的错误，因为修改后的 string 可能会以不同的方式使用。有些人可能只复制字符串标头，而有些人可能会复制其内容。参考以下示例：

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个新的本地变量s2和s3，s2通过复制s的字符串头进行初始化，而s3则是用相同内容但具有新的string值（新的字符串头）进行初始化。现在，如果您修改原始的s，则在正确的程序中，将新字符串与原始字符串进行比较，无论是true还是false，您都会得到相同的结果（基于是否缓存值，但应该相同）。

但输出结果是（在Go Playground上尝试）：

hi hi hi
true
false

- icza