转Go语言基本类型——字符类型

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字符类型
Golang中没有专门的字符类型，如果要存储单个字符(字母)，一般使用byte来保存。
字符串就是一串固定长度的字符连接起来的字符序列。Go的字符串是由单个字节连接起来的。也就是说对于传统的字符串是由字符组成的，而Go的字符串不同，它是由字节组成的。

Unicode
在很久以前，世界还是比较简单的，起码计算机世界就只有一个ASCII字符集：美国信息交换标准代码。ASCII，更准确地说是美国的ASCII，使用7bit来表示128个字符：包含英文字母的大小写、数字、各种标点符号和设备控制符。对于早期的计算机程序来说，这些就足够了，但是这也导致了世界上很多其他地区的用户无法直接使用自己的符号系统。随着互联网的发展，混合多种语言的数据变得很常见（译注：比如本身的英文原文或中文翻译都包含了ASCII、中文、日文等多种语言字符）。如何有效处理这些包含了各种语言的丰富多样的文本数据呢？

答案就是使用Unicode（ http://unicode.org ），它收集了这个世界上所有的符号系统，包括重音符号和其它变音符号，制表符和回车符，还有很多神秘的符号，每个符号都分配一个唯一的Unicode码点，Unicode码点对应Go语言中的rune整数类型（译注：rune是int32等价类型）。

在第八版本的Unicode标准里收集了超过120,000个字符，涵盖超过100多种语言。这些在计算机程序和数据中是如何体现的呢？通用的表示一个Unicode码点的数据类型是int32，也就是Go语言中rune对应的类型；它的同义词rune符文正是这个意思。

我们可以将一个符文序列表示为一个int32序列。这种编码方式叫UTF-32或UCS-4，每个Unicode码点都使用同样大小的32bit来表示。这种方式比较简单统一，但是它会浪费很多存储空间，因为大多数计算机可读的文本是ASCII字符，本来每个ASCII字符只需要8bit或1字节就能表示。而且即使是常用的字符也远少于65,536个，也就是说用16bit编码方式就能表达常用字符。但是，还有其它更好的编码方法吗？

UTF8
UTF8是一个将Unicode码点编码为字节序列的变长编码。UTF8编码是由Go语言之父Ken Thompson和Rob Pike共同发明的，现在已经是Unicode的标准。UTF8编码使用1到4个字节来表示每个Unicode码点，ASCII部分字符只使用1个字节，常用字符部分使用2或3个字节表示。每个符号编码后第一个字节的高端bit位用于表示编码总共有多少个字节。如果第一个字节的高端bit为0，则表示对应7bit的ASCII字符，ASCII字符每个字符依然是一个字节，和传统的ASCII编码兼容。如果第一个字节的高端bit是110，则说明需要2个字节；后续的每个高端bit都以10开头。更大的Unicode码点也是采用类似的策略处理。

0xxxxxxx runes 0-127 (ASCII)
110xxxxx 10xxxxxx 128-2047 (values <128 unused)
1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx 2048-65535 (values <2048 unused)
11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx 65536-0x10ffff (other values unused)
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变长的编码无法直接通过索引来访问第n个字符，但是UTF8编码获得了很多额外的优点。首先UTF8编码比较紧凑，完全兼容ASCII码，并且可以自动同步：它可以通过向前回朔最多3个字节就能确定当前字符编码的开始字节的位置。它也是一个前缀编码，所以当从左向右解码时不会有任何歧义也并不需要向前查看（译注：像GBK之类的编码，如果不知道起点位置则可能会出现歧义）。没有任何字符的编码是其它字符编码的子串，或是其它编码序列的字串，因此搜索一个字符时只要搜索它的字节编码序列即可，不用担心前后的上下文会对搜索结果产生干扰。同时UTF8编码的顺序和Unicode码点的顺序一致，因此可以直接排序UTF8编码序列。同时因为没有嵌入的NUL(0)字节，可以很好地兼容那些使用NUL作为字符串结尾的编程语言。

Go语言的源文件采用UTF8编码，并且Go语言处理UTF8编码的文本也很出色。unicode包提供了诸多处理rune字符相关功能的函数（比如区分字母和数字，或者是字母的大写和小写转换等），unicode/utf8包则提供了用于rune字符序列的UTF8编码和解码的功能。

有很多Unicode字符很难直接从键盘输入，并且还有很多字符有着相似的结构；有一些甚至是不可见的字符（译注：中文和日文就有很多相似但不同的字）。Go语言字符串面值中的Unicode转义字符让我们可以通过Unicode码点输入特殊的字符。有两种形式：\uhhhh对应16bit的码点值，\Uhhhhhhhh对应32bit的码点值，其中h是一个十六进制数字；一般很少需要使用32bit的形式。每一个对应码点的UTF8编码。例如：下面的字母串面值都表示相同的值：

"世界"
"\xe4\xb8\x96\xe7\x95\x8c"
"\u4e16\u754c"
"\U00004e16\U0000754c"
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上面三个转义序列都为第一个字符串提供替代写法，但是它们的值都是相同的。

Unicode转义也可以使用在rune字符中。下面三个字符是等价的：

'世' '\u4e16' '\U00004e16'
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对于小于256的码点值可以写在一个十六进制转义字节中，例如\x41对应字符’A’，但是对于更大的码点则必须使用\u或\U转义形式。因此，\xe4\xb8\x96并不是一个合法的rune字符，虽然这三个字节对应一个有效的UTF8编码的码点。

得益于UTF8编码优良的设计，诸多字符串操作都不需要解码操作。我们可以不用解码直接测试一个字符串是否是另一个字符串的前缀：

func HasPrefix(s, prefix string) bool {
return len(s) >= len(prefix) && s[:len(prefix)] == prefix
}
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或者是后缀测试：

func HasSuffix(s, suffix string) bool {
return len(s) >= len(suffix) && s[len(s)-len(suffix):] == suffix
}
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或者是包含子串测试：

func Contains(s, substr string) bool {
for i := 0; i if HasPrefix(s[i:], substr) {
return true
}
}
return false
}
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对于UTF8编码后文本的处理和原始的字节处理逻辑是一样的。但是对应很多其它编码则并不是这样的。（上面的函数都来自strings字符串处理包，真实的代码包含了一个用哈希技术优化的Contains 实现。）

另一方面，如果我们真的关心每个Unicode字符，我们可以使用其它处理方式。考虑前面的第一个例子中的字符串，它混合了中西两种字符。图3.5展示了它的内存表示形式。字符串包含13个字节，以UTF8形式编码，但是只对应9个Unicode字符：

import "unicode/utf8"
s := "Hello, 世界"
fmt.Println(len(s)) // "13"
fmt.Println(utf8.RuneCountInString(s)) // "9"
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为了处理这些真实的字符，我们需要一个UTF8解码器。unicode/utf8包提供了该功能，我们可以这样使用：

for i := 0; i r, size := utf8.DecodeRuneInString(s[i:])
fmt.Printf("%d\t%c\n", i, r)
i += size
}
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每一次调用DecodeRuneInString函数都返回一个r和长度，r对应字符本身，长度对应r采用UTF8编码后的编码字节数目。长度可以用于更新第i个字符在字符串中的字节索引位置。但是这种编码方式是笨拙的，我们需要更简洁的语法。幸运的是，Go语言的range循环在处理字符串的时候，会自动隐式解码UTF8字符串。下面的循环运行如图3.5所示；需要注意的是对于非ASCII，索引更新的步长将超过1个字节。

for i, r := range "Hello, 世界" {
fmt.Printf("%d\t%q\t%d\n", i, r, r)
}
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我们可以使用一个简单的循环来统计字符串中字符的数目，像这样：

n := 0
for _, _ = range s {
n++
}
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像其它形式的循环那样，我们也可以忽略不需要的变量：

n := 0
for range s {
n++
}
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或者我们可以直接调用utf8.RuneCountInString(s)函数。

正如我们前面提到的，文本字符串采用UTF8编码只是一种惯例，但是对于循环的真正字符串并不是一个惯例，这是正确的。如果用于循环的字符串只是一个普通的二进制数据，或者是含有错误编码的UTF8数据，将会发生什么呢？

每一个UTF8字符解码，不管是显式地调用utf8.DecodeRuneInString解码或是在range循环中隐式地解码，如果遇到一个错误的UTF8编码输入，将生成一个特别的Unicode字符\uFFFD，在印刷中这个符号通常是一个黑色六角或钻石形状，里面包含一个白色的问号”?”。当程序遇到这样的一个字符，通常是一个危险信号，说明输入并不是一个完美没有错误的UTF8字符串。

UTF8字符串作为交换格式是非常方便的，但是在程序内部采用rune序列可能更方便，因为rune大小一致，支持数组索引和方便切割。

将[]rune类型转换应用到UTF8编码的字符串，将返回字符串编码的Unicode码点序列：

// "program" in Japanese katakana
s := "プログラム"
fmt.Printf("% x\n", s) // "e3 83 97 e3 83 ad e3 82 b0 e3 83 a9 e3 83 a0"
r := []rune(s)
fmt.Printf("%x\n", r) // "[30d7 30ed 30b0 30e9 30e0]"
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（在第一个Printf中的% x参数用于在每个十六进制数字前插入一个空格。）

如果是将一个[]rune类型的Unicode字符slice或数组转为string，则对它们进行UTF8编码：

fmt.Println(string(r)) // "プログラム"
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将一个整数转型为字符串意思是生成以只包含对应Unicode码点字符的UTF8字符串：

fmt.Println(string(65)) // "A", not "65"
fmt.Println(string(0x4eac)) // "京"
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如果对应码点的字符是无效的，则用\uFFFD无效字符作为替换：

fmt.Println(string(1234567)) // "?"
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字符类型使用细节
字符常量是用单引号(’’)括起来的单个字符。例如：var c1 byte = ‘a’ var c2 int = ‘中’ var c3 byte = ‘9’ 。
Go中允许使用转义字符 '\’来将其后的字符转变为特殊字符型常量。例如：var c3 char = ‘\n’ // '\n’表示换行符 。
Go语言的字符使用UTF-8编码
英文字母-1个字节 汉字-3个字节
在Go中，字符的本质是一个整数，直接输出时，是该字符对应的UTF-8编码的码值。???[ASCII , Unicode , utf-8]。

可以直接给某个变量赋一个数字，然后按格式化输出时%c，会输出该数字对应的unicode 字符。

字符类型是可以进行运算的，相当于一个整数，因为它都对应有Unicode码。

UTF-8 和 Unicode 有何区别？
Unicode 是字符集，ASCII 也是一种字符集。

字符集为每个字符分配一个唯一的 ID，我们使用到的所有字符在 Unicode 字符集中都有唯一的一个 ID 对应，例如上面例子中的 a 在 Unicode 与 ASCII 中的编码都是 97。“你”在 Unicode 中的编码为 20320，但是在不同国家的字符集中，“你”的 ID 会不同。而无论任何情况下，Unicode 中的字符的 ID 都是不会变化的。

UTF-8 是编码规则，将 Unicode 中字符的 ID 以某种方式进行编码。UTF-8 的是一种变长编码规则，从 1 到 4 个字节不等。编码规则如下：

0xxxxxx 表示文字符号 0～127，兼容 ASCII 字符集。
从 128 到 0x10ffff 表示其他字符。
根据这个规则，拉丁文语系的字符编码一般情况下，每个字符依然占用一个字节，而中文每个字符占用 3 个字节。

广义的 Unicode 指一个标准，定义字符集及编码规则，即 Unicode 字符集和 UTF-8、UTF-16 编码等。

参考文献：
《Go语言圣经》：https://github.com/994603831/gopl-zh.github.com
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